Новые микросветодиоды диаметром с человеческий волос на базе нитрида галлия станут основой для сверхтонких дисплеев и AR-очков

Инженеры Калифорнийского университета представили модифицированную конструкцию микросветодиодов (microLED) на базе нитрида галлия (InGaN/GaN), способную стать альтернативой традиционным лазерам в системах оптической передачи данных и дисплейных технологиях. Результаты работы, проведенной командой инженеров при участии аспиранта Роарка Чао, профессоров Стивена ДенБаарса, Джона Шуллера и лауреата Нобелевской премии Сюдзи Накамуры, опубликованы в рецензируемом научном журнале Optics Express.

Размер новых светодиодов не превышает 100 микрон, что сопоставимо с диаметром человеческого волоса. Ключевым техническим решением при их проектировании стало использование распределенных брэгговских отражателей (DBR), которые ограничивают излучающую область устройства по бокам. Данная структура контролирует распространение света на наноуровне, обеспечивая направленность луча и снижая его рассеивание.

Лабораторные испытания зафиксировали рост рабочих характеристик по сравнению со стандартными моделями microLED. Боковое DBR-ограничение увеличило оптическую мощность излучения на 20% со стороны воздуха и на 130% со стороны подложки. Угол расходимости светового пучка сократился на 30%. Также исследователи отметили повышение электрической эффективности на 35% и эффективности преобразования потребляемой энергии (wall-plug efficiency) на 46%.

Основное практическое применение технологии ориентировано на центры обработки данных. В условиях увеличения объемов облачных вычислений и нагрузок от систем искусственного интеллекта дата-центрам требуются эффективные каналы передачи информации внутри серверных стоек. Сейчас для этого используются лазеры, подверженные температурной деградации и требующие монтажа энергозатратных систем охлаждения. По словам Роарка Чао, микросветодиоды способны стабильно функционировать при более высоких температурных показателях. Исключение сложного охлаждающего оборудования из архитектуры серверов снизит эксплуатационные издержки и технические требования к компоновке аппаратного обеспечения.

Повышенные параметры энергоэффективности и направленности света также делают новые microLED пригодными для внедрения в коммерческую электронику. Единая технологическая база может применяться при производстве матриц для тонких дисплеев, а также в гарнитурах дополненной и виртуальной реальности (AR/VR), где критически важны компактность источника света и низкий уровень тепловыделения.

Источник: phys.org