Mae datblygiad sylweddol mewn technoleg microled wedi dod allan o gydweithrediad rhwng Lumileds a Phrifysgol Technoleg Eindhoven.

Mae datblygiad sylweddol mewn technoleg microled wedi dod allan o gydweithrediad rhwng Lumileds a Phrifysgol Technoleg Eindhoven.

Mae'r tîm ymchwil wedi dangos yn llwyddiannus ddull newydd o wella perfformiad microled trwy integreiddio metasurfaces metelaidd neu dielectrig yn uniongyrchol i'r strwythur LED, gan arwain at gyfeiriad ac effeithlonrwydd golau sydd wedi'i wella'n ddramatig. Mae'r datblygiad hwn yn mynd i'r afael â dau gyfyngiad critigol sydd wedi rhwystro datblygiad microled: eu heffeithlonrwydd cwantwm allanol cymharol isel (EQE) a'u patrwm allyriadau Lambertian nodweddiadol, sy'n gwasgaru golau i bob cyfeiriad yn hytrach na'i ganolbwyntio lle mae angen.

Datblygodd y tîm ymchwil, dan arweiniad Jaime Gómez Rivas o Brifysgol Technoleg Eindhoven a Toni López o Lumileds, ddull newydd sy'n integreiddio metasurfaces nanostrwythuredig o fewn y bensaernïaeth LED ei hun. Mae'r metasurfaces hyn yn cynnwys nanopartynnau alwminiwm (AL) neu silicon deuocsid (SIO₂) a drefnir mewn patrymau dellt hecsagonol. Yr arloesedd allweddol yw sut mae'r metasurfaces hyn yn rhyngweithio â'r ffynhonnau cwantwm yn y LED. Yn hytrach nag addasu'r deunydd lled-ddargludyddion ei hun-a all niweidio'r rhanbarth gweithredol a lleihau perfformiad-gosododd yr ymchwilwyr y metasurface uwchben ffynhonnau cwantwm lluosog (MQWs) y LED. Mae'r cyfluniad hwn yn caniatáu i'r metasurface gefnogi cyseiniannau ar y cyd sy'n deillio o gyplu cyseiniannau lleol mewn nanoronynnau ledled yr arae.

Creodd yr ymchwilwyr dri math gwahanol o ficrools wedi'u gwella â metasurface: amrywiaeth diffreithiant hecsagonol o nanoronynnau alwminiwm a ddyluniwyd i sicrhau gwelliant cyfeiriadol o electroluminescence; Metasurface is-ddiffyg sy'n gwella cwling golau omnidirectional, yn arbennig o ddefnyddiol ar gyfer dyfeisiau LED llai; ac arae diffreithiant hecsagonol gan ddefnyddio nanopartynnau SIO₂ yn lle alwminiwm i osgoi colledion ohmig yn y metel.

Roedd y canlyniadau arbrofol yn drawiadol. Ar gyfer y math microled cyntaf, dangosodd y ddyfais welliant cyfeiriadedd o oddeutu 8.6 o fewn y côn allyriadau o ± 30 °. Ar gyfer y trydydd math gyda'r nanopartynnau SIO₂, cyflawnodd ymchwilwyr effeithlonrwydd echdynnu golau integredig (LEE) o 21.4 o'i gymharu â'r ddyfais gyfeirio.