Kaliforniya Üniversitesi'nden bilim insanları, akıllı telefon ekranlarından otomobil ışıklarına kadar birçok alanda kullanılan LED teknolojisini daha verimli kılabilecek önemli bir yöntem geliştirdiler. Geliştirilen yeni foton mimarisiyle birlikte hem daha fazla foton koparılabilecek hem de aynı zamanda bu fotonlar istenilen yere yönlendirilebilecek. Elektrik ve bilgisayar mühendisliği profesörü Jonathan Schuller'e göre standart LED teknolojisinde soğurulan ışığı manipüle etmek için kullanılan paketleme bileşenlerine gerek kalmayacak.
LED'lerdeki ışık, içindeki yarı iletken malzeme uyarıldığı zaman üretilir. Negatif yüklü elektronlar, yarı iletkenin kristal boyunca ilerler ve pozitif yüklü boşluklarla (hole) buluşarak daha düşük düzeydeki bir enerji seviyesine inip yol boyunca bir fotonu serbest bırakır.
LED'lerdeki verimi artırmanın yolu:
Bilim insanları, yaptıkları ölçümler sırasında bu fotonların önemli bir kısmının üretildiğini ancak LED'den dışarı çıkmadığını keşfettiler. Schuller'in belirttiğine göre örüntülemeden önce soğurulan fotonların açısal dağılımına bakıldığında, normalde LED yapısı içinde hapsedildiği hâlde belirli bir yönde zirve yapma eğilimi gösterdiğini söyledi. Araştırmacılara göre bu da demek oluyor ki geleneksel elektromanyetik metasurface konseptlerini kullanarak normalde hapsedilmiş ışığın etrafında bir tasarım geliştirilebilir.
Bilim insanlarının karar verdiği tasarımda, safir altyapısının üzerinde 1,45 mikrometrelik uzunlukta galyum nitrit çubuk bulunuyor. İndiyum galyum nitrit kuantum kuyuları, elektronları ve boşlukları hapsederek ışığı soğurmak için çubuklara iliştirilmiş. Yarı iletken yapısından daha fazla ışığın ayrılmasına izin vermek için tasarım ışığı polarize ediyor. Bilim insanları bunun birçok uygulama için 'kritik' olduğunu belirtiyor.
Metasurfaces adı verilen yüzeyler, ışıkla etkileşime geçen nano ölçekli özelliklere sahip. LED'ler, lazerlerin uyarılmış ve bağdaşık ışıklarından farklı olarak kendiliğinden ışık üretir. Bu kendiliğinden yayılım, ışıkların her yöne dağılmasını sağlar ki bu lazer ışığından farklıdır. Yeni yöntemin sorduğu ve olumlu cevap verdiği soru, LED'lerde üretilen fotonların istenilen bir yöne doğru yönlendirilip yönlendirilemeyeceğiydi.
