Patrones a nanoescala diseñados para doblarse, La luz de desvío y división ahora se puede fabricar directamente en superficies de diodos emisores de luz (LED) utilizando un método de grabado innovador desarrollado por los investigadores de A * STAR. El nuevo esquema de fabricación crea nuevas posibilidades para el fácil control de la salida de luz.

Los avances recientes en la iluminación LED han transformado la vida diaria y la tecnología de vanguardia, desde la iluminación eficiente de la habitación, a la retroiluminación de TV y dispositivos móviles, y los diminutos circuitos ópticos que impulsan las redes globales de fibra óptica.

El componente emisor de luz de los LED es una estructura sorprendentemente simple, normalmente una capa fina de un material dieléctrico como el nitruro de galio (GaN) sobre un sustrato de zafiro cristalino. Esta estructura significa que la luz emitida por los LED se dispersa de manera ineficiente en todas las direcciones, incluso de nuevo en el sustrato sobre el que se fija la capa emisora ​​de luz. Entonces, mientras que los investigadores han logrado enormes avances en la eficiencia de emisión de luz, queda margen de mejora.

Egor Khaidarov y sus colegas del Instituto de Almacenamiento de Datos de A * STAR y la Universidad Tecnológica de Nanyang ahora han encontrado una manera de modelar GaN con características a nanoescala que pueden controlar el comportamiento de la luz.

"Hemos demostrado que las metasuperficies (superficies modeladas con características típicamente más pequeñas que la longitud de onda de la luz emitida) se pueden fabricar directamente en una plataforma estándar de GaN sobre zafiro, "dice Khaidarov." Lo más importante, hemos demostrado que con un buen diseño, es posible crear las metasuperficies sin necesidad de una capa adicional, sin dejar de mantener un alto nivel de eficiencia de emisiones ".

En el pasado, se han intentado modificaciones de la superficie de la superficie de los LED. Estos incluyeron modelar una capa adicional con un índice de refracción muy diferente al sustrato subyacente de GaN sobre zafiro para mantener la luz en la capa de metasuperficie y mejorar las interacciones luz-materia. El problema con el patrón de GaN directamente, un beneficio importante para la fabricación, es una debilidad de las interacciones debido a la falta de contraste del índice de refracción.

"Para superar esto, trabajamos con estructuras muy profundas con una gran relación de aspecto, efectivamente matrices de nanopilares, para reducir la influencia del sustrato en los modos ópticos de la metasuperficie, "explica Khaidarov (ver imagen).

El diseño resultante, sin embargo, planteó un gran desafío para la fabricación, requiriendo que el equipo desarrolle un procedimiento de nanofabricación preciso que involucre litografía por haz de electrones y rápido, grabado con iones reactivos a alta temperatura.

"Con nuestro concepto de diseño tenemos, en principio, control total de las propiedades de salida de la luz, lo que nos permite fabricar componentes ópticos más complejos como lentes, generadores de haz de vórtice, polarímetros y hologramas, "dice Khaidarov.