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캘리포니아 대학교 산타 바바라(UC Santa Barbara) 연구팀이 보다 효율적이고 다양한 LED 디스플레이 및 조명 기술을 향한 새로운 방법으로 LED 디자인의 경계를 조금 더 넓혀 가고 있음. 연구팀은 가상현실 헤드셋에서 자동차 조명에 이르기까지 다양한 LED 장치를 보다 정교하고 매끄럽게 만들 수 있는 이 새로운 접근 방식을 제시함. 연구팀은 더 많은 광자를 추출할 수 있을 뿐만 아니라 원하는 곳으로 향하게 하는 새로운 종류의 광자 구조로, 이 향상된 성능은 LED에서 방출되는 빛을 조작하는 데 자주 사용되는 외부 패키징 구성 요소 없이도 달성할 수 있음. 여기에서 반도체의 결정격자를 따라 이동하는 음으로 하전 된 전자가 양으로 하전 된 정공 (전자가 없음)을 만나 낮은 에너지 상태로 전환하면서 광자를 방출하면 LED의 빛이 반도체 재료에서 생성됨. 연구원들은 측정 과정에서 상당한 양의 광자가 생성되었지만 LED에서 생성되지는 않는다는 것을 발견함. 패터닝 이전에 방출된 광자의 각도 분포를 살펴보면 일반적으로 LED 구조 내에 갇히는 특정 방향으로 피크를 이루는 경향이 있음을 확인하고 전통적인 메타표면 개념을 사용하여 갇힌 빛을 LED 구조 밖으로 추출할 수 잇도록 설계할 수 있었음.

본 연구 성과는 ‘Nature Photonics’ ("Unidirectional luminescence from InGaN/GaN quantum-well metasurfaces")지에 게재됨