美國加州大學圣芭芭拉分校（UC Santa Barbara，UCSB）的研究人員將利用一種新方法，突破LED設計的邊界，可能會為更高效、功能更多的LED顯示屏和照明技術鋪平道路。
UCSB電子和計算機工程系教授Jonathan Schuller及其合作者描述了該種新方法，能夠讓虛擬現(xiàn)實（VR）頭顯、汽車照明等各種LED設備變得既更加精致又更加時尚。
Schuller表示：“我們展示的是一種新型光子結構，不僅能夠提取到更多光子，還能夠將光子引向理想的地方。”他還解釋表示，不使用通常用于控制LED發(fā)出的光的外部封裝組件就改進了此種性能。
LED中的光線是半導體材料被激發(fā)時產(chǎn)生的，當沿半導體晶格運動的帶負電荷的電子遇到帶正電荷的空穴（沒有電子），并轉變?yōu)槟芰枯^低的狀態(tài)時，在此過程中會釋放一個光子。在測量該過程時，研究人員發(fā)現(xiàn)，有相當數(shù)量的光子在產(chǎn)生，但是并沒有從LED中產(chǎn)生。
Schuller表示：“我們意識到，如果在形成圖形之前，觀察發(fā)射出的光子的角度分布，往往會發(fā)現(xiàn)，光子在一個特定方向達到峰值，而該方向通常困在LED結構中。因此，我們意識到可以采用傳統(tǒng)的超表面概念，來設計通常會被困住的光線?！?/P>
研究人員所確定的設計包括在一個藍寶石基底上，設置一組1.45微米長的氮化鎵（GaN）納米棒。由氮化銦鎵（InGaN)）制成的量子阱被嵌入至該納米棒中，以限制電子和空穴，從而發(fā)出光線。除了讓更多的光線離開半導體結構，該設計還可實現(xiàn)偏振光，這一點對于很多應用而言都至關重要。
Iyer幾年前在Schuller實驗室完成博士學位時就產(chǎn)生了該項目的想法，該實驗室的研究重點是亞波長范圍內的光子學技術和光子現(xiàn)象。超表面是一種具有納米級特征、并能與光線相互作用的工程表面，也是Iyer的研究重點。
Iyer之前一直在研究如何用超表面引導激光束，他表示：“從本質上看，超表面就是亞波長天線陣列?！彼擦私獾?，典型的超表面都依賴入射激光束的高度定向特性，以產(chǎn)生高度定向的輸出光束。
另一方面，LED會發(fā)射自發(fā)光，不同于激光的受激相干光。
Schuller解釋表示：“自發(fā)發(fā)射對所有光子可能的運動方式進行了采樣，所以，光線看起來像一束能夠向所有可能的方向運動的光子。問題是，能否通過仔細的納米級設計和半導體表面制造，將產(chǎn)生的光子引導到期望的方向？”
Iyer表示：“以前有人設計過LED，但是總是將LED光線分成多個方向，效率很低。還未曾設計出方法，以控制LED的光線朝一個方向發(fā)射。”
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