Metasurface tasarım yöntemleri LED ışığının lazerler gibi hareket etmesini sağlayabilir

Metasurface tasarım yöntemleri LED ışığının lazerler gibi hareket etmesini sağlayabilir
Yazıyı beğendiyseniz lütfen Paylaşın


UC Santa Barbara araştırmacıları, daha verimli ve çok yönlü LED ekran ve aydınlatma teknolojisine yol açabilecek yeni bir yöntemle LED tasarımının sınırlarını biraz daha ileriye taşımaya devam ediyor.

‘De yayınlanan bir makalede Doğa Fotonikleri, UCSB elektrik ve bilgisayar mühendisliği profesörü Jonathan Schuller ve ortak çalışanlar, sanal gerçeklik kulaklıklarından otomotiv aydınlatmasına kadar çok çeşitli LED cihazlarının aynı anda daha sofistike ve daha şık olmasını sağlayan bu yeni yaklaşımı açıklıyor.

Schuller, “Gösterdiğimiz, sadece daha fazla foton çıkarmanızı değil, aynı zamanda onları istediğiniz yere yönlendirmenizi sağlayan yeni bir fotonik mimarisi.” Dedi. Bu geliştirilmiş performans, LED’lerin yaydığı ışığı manipüle etmek için sıklıkla kullanılan dış ambalaj bileşenleri olmadan elde edildiğini açıkladı.

Yarı iletken malzemede, yarı iletken malzemenin kristal kafesi boyunca hareket eden negatif yüklü elektronlar, pozitif yüklü delikleri (elektron yokluğu) karşılar ve daha düşük bir enerji durumuna geçerek yol boyunca bir foton salar. Ölçümleri boyunca araştırmacılar, bu fotonların önemli bir miktarının üretildiğini ancak LED’den çıkarmadıklarını buldular.

Schuller, “Desen vermeden önce yayılan fotonun açısal dağılımına bakarsanız, normalde LED yapısı içinde sıkışacak belirli bir yönde zirve yapma eğiliminde olduğunu fark ettik.” Dedi. “Ve böylece, geleneksel metasurface kavramlarını kullanarak normalde sıkışıp kalan ışığı tasarlayabileceğinizi fark ettik.”

Yerleştirdikleri tasarım, elektronları ve delikleri sınırlamak ve böylece ışık yaymak için safir bir substrat üzerinde 1.45 mikrometre uzunluğunda galyum nitrür (GaN) nanorodlarından oluşur. Yarı iletken yapıyı terk etmek için daha fazla ışığa izin vermenin yanı sıra, süreç, başrol yazarı Prasad Iyer’in “birçok uygulama için kritik önem taşıdığını” söyledi.

Nano Ölçekli Antenler

Proje fikri birkaç yıl önce Iyer’e Schuller’in laboratuarında doktorasını tamamlarken geldi ve araştırmanın fotonik teknolojisi ve alt dalga boyu ölçeklerindeki optik fenomenlere odaklandığı yer. Metasurfaces (ışıkla etkileşime giren nano ölçekli özelliklere sahip tasarlanmış yüzeyler) araştırmasının odak noktasıydı.

“Metasurface aslında bir alt dalga boyu anten dizisidir,” diyen Iyer, daha önce lazer ışınlarını metas yüzeylerle nasıl yönlendireceğini araştırıyordu. Tipik metasyüzeylerin, yüksek derecede yönlendirilmiş bir çıkış ışını üretmek için gelen lazer ışınının çok yönlü özelliklerine dayandığını anladı.

Diğer yandan LED’ler, lazerin uyarılmış, tutarlı ışığının aksine kendiliğinden ışık yayar.

“Spontan emisyon, fotonun gitmesine izin verilen tüm olası yolları örnekler,” diye açıkladı Schuller, bu yüzden ışık, olası tüm yönlerde hareket eden bir foton spreyi olarak görünür. Soru, dikkatli nano ölçekli tasarım ve yarı iletken yüzeyin üretimi yoluyla, üretilen fotonları istenen yönde sürdürebilmeleri miydi?

“İnsanlar daha önce LED’lerin desenini yapmışlardı,” dedi Iyer, ancak bu çabalar düşük verimlilikle sürekli olarak birden çok yöne ayrıldı. “Hiç kimse bir LED’den tek bir yönde ışık emisyonunu kontrol etmek için bir yol tasarlamamıştı.”

Doğru yer doğru zaman

Iyer, uzman işbirlikçilerden oluşan bir ekibin yardımı olmadan çözüm bulamayacak bir bilmeceydi. GaN’nin çalışması son derece zordur ve yüksek kaliteli kristaller yapmak için özel işlemler gerektirir. Dünyada sadece birkaç yer, malzemeyi bu kadar titiz tasarımda üretme uzmanlığına sahiptir.

Neyse ki, Katı Hal Aydınlatma ve Enerji Elektronik Merkezi’ne (SSLEEC) ev sahipliği yapan UC Santa Barbara bu yerlerden biridir. SSLEEC ve kampüsün birinci sınıf nanofabrikasyon tesisindeki uzmanlığıyla, araştırmacılar yarı iletken yüzeyi kendiliğinden ışık emisyonuna yönelik metasurface konseptine uyarlamak için tasarladı ve tasarladı.

Schuller, “Bunları yaparken dünya uzmanlarıyla işbirliği yaptığımız için çok şanslıydık.” Dedi.


LED yüzeylerin doğrudan nano ölçekli deseni ışığın kontrolü için yeni olanaklar getirir


Kaynak

admin

admin

Talebemektebi bir sevdanın hikayesi

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Translate »