Lumileds und die Technische Universität Eindhoven haben kürzlich gemeinsam einen bedeutenden technologischen Fortschritt erzielt. Durch innovative Zusammenarbeit gelang es beiden Unternehmen, die integrierte Metaoberflächentechnologie auf Chipebene erfolgreich einzusetzen, um die Lichtausrichtung und Effizienz von MicroLEDs deutlich zu verbessern. Diese Technologie hat großes Potenzial für LED-Anwendungen. Die entsprechenden Forschungsergebnisse wurden am 6. April in der Fachzeitschrift Nature – Communications Engineering veröffentlicht.
Der Kern dieses technologischen Durchbruchs besteht darin, dass die Forscher die aus Nanoscheiben bestehende Metaoberfläche in die p-Typ-Kontaktschicht der MicroLED eingebettet haben. Durch die Stimulation der kollektiven Resonanz der Emissionsdipole im aktiven Bereich werden die Lichtkopplungs- und Strahlungsrekombinationseffekte deutlich verstärkt, wodurch die Lichtausbeute der LED effektiv verbessert wird. Gleichzeitig ermöglicht das sorgfältig entwickelte nanostrukturierte Gitter die präzise Steuerung des Fernfeld-Emissionsmodus der LED. Experimentelle Daten zeigen, dass diese Technologie bei gleichbleibender Ausgangsleistung den Candela-Lichtstrom auf der Achse verdoppeln kann.
Toni Lopez, ein renommierter Wissenschaftler bei Lumileds R&D, erklärte, dass sich der herkömmliche Lambert-Strahlungsmodus von LEDs in Anwendungen wie Augmented Reality und Datenkommunikation aufgrund der großen Strahldivergenz nur schwer effizient mit sekundären optischen Geräten koppeln lässt. In Umgebungen mit starkem Licht wird die Helligkeitsleistung von Direktsichtdisplays dadurch eingeschränkt. Um diesen technischen Engpass zu überwinden, werden wir uns dem Bereich der Nanophotonik zuwenden.
Oleg Shchekin, Chief Technology Officer von Lumileds, betonte weiter, dass ein wesentlicher Vorteil dieser Technologie darin liege, Metaoberflächen in die gängige Verbundkontakttechnologie zu integrieren. Dadurch würden nicht nur Schäden an Halbleitermaterialien vermieden, sondern auch bestehende, ausgereifte Fertigungsverfahren voll ausgeschöpft. Diese Technologie sei nicht nur für MicroLEDs geeignet, sondern könne künftig auch in verschiedenen LED-Produkten breite Anwendung finden. Sie werde die Effizienz von LED-Produkten voraussichtlich über das derzeit modernste Niveau der Verbundkontakttechnologie hinaus steigern.
Berichten zufolge haben Lumileds und das Team von Professor Jaime Gomez Rivas an der Technischen Universität Eindhoven eine langfristige Kooperation aufgebaut. Dieser Durchbruch in der MicroLED-Technologie ist eines der wichtigsten Ergebnisse der langjährigen Zusammenarbeit zwischen beiden Parteien und zeigt die starke Kraft der wissenschaftlichen Forschungskooperation bei der Förderung technologischer Innovationen.
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