研究發(fā)現(xiàn)，通過在LED表面集成線偏振光學(xué)結(jié)構(gòu)可以提高ER，這些結(jié)構(gòu)作為模式選擇層提取橫向磁（TM）模式，實現(xiàn)偏振發(fā)射。然而，由于橫向電（TE）模式被吸收或反射，不可避免地導(dǎo)致至少50%的效率損失。這種偏振發(fā)射與發(fā)光效率之間的矛盾制約了線偏振LED的發(fā)展和應(yīng)用。

針對這一難題，西安交大電信學(xué)部電子科學(xué)與工程學(xué)院先進光電所云峰教授團隊通過創(chuàng)新設(shè)計，成功引入了具有損耗模式回收機制的Ag/GaN超構(gòu)光柵結(jié)構(gòu)，解決了線偏振LED中偏振與效率之間的矛盾，實現(xiàn)了發(fā)光效率與偏振度的雙重提升。特殊設(shè)計的超構(gòu)光柵結(jié)構(gòu)采用低成本的激光干涉光刻技術(shù)制造，通過雙折射效應(yīng)誘導(dǎo)TE/TM模式轉(zhuǎn)換，同時借助Bragg散射建立動量補償，促進被捕獲TM模式的解耦合出射。

在此基礎(chǔ)上，團隊進一步集成了Al納米光柵的模式選擇層，成功實現(xiàn)了基于氮化鎵的藍(lán)色線偏振Micro-LED。該Micro-LED在±60°的視角范圍內(nèi)實現(xiàn)了21.92 dB的平均偏振消光比（ER），與傳統(tǒng)Ag反射器設(shè)計相比，其發(fā)光效率提升了2.04倍，ER提高了1.32倍。這一研究成果顯著降低了能量損失，成功突破了偏振發(fā)射光源的效率瓶頸，為應(yīng)用于信息加密、未來顯示、光通信及醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的下一代高效低成本光電器件開辟了道路。

高效線偏振微型發(fā)光二極管的性能

該成果以《集成雙功能超構(gòu)光柵的高效線偏振微型發(fā)光二極管》（High-efficient and linearly polarized light emission of Micro-LED integrated with double-functioned meta-grating）為題，在國際權(quán)威期刊《納米快報》（Nano Letters）上發(fā)表。

電子學(xué)院云峰教授、李峰教授及田振寰副教授為論文共同通訊作者。西安交通大學(xué)為第一作者單位和唯一通訊作者單位。該工作得到了國家自然科學(xué)基金項目的支持，論文的表征及測試工作得到了賈春林科學(xué)家工作室研究人員的支持。（來源：西安交大）