İnsan saçı kadar ince olan LED'ler, sunucu rafları içindeki veri iletiminden yeni nesil ekranlara güç sağlamaya kadar, geleneksel olarak lazerler tarafından yürütülen görevleri yakında devralabilir. Kaliforniya Üniversitesi, Santa Barbara'da doktora öğrencisi olan Roark Chao'nun da ortak yazarlığını yaptığı yeni bir çalışma, uygulanabilir bir yol gösteriyor. Araştırma, *Optics Letters* dergisinde yayınlandı.
Elektrik mühendisliği okuyan Roark Chao, "Gerçekten de sadece bir saç teli büyüklüğünde cihazlardan bahsediyoruz. Işığın nasıl yayılacağını tasarlayabilirseniz, bu minyatür LED'ler kısa mesafeli veri iletişiminde lazerlerin yerini almaya başlayabilir." dedi.
Bu çalışma, verimliliği ve ışın yönlülüğünü aynı anda iyileştiren minyatür ışık yayan diyotlar için yeni bir tasarım ortaya koymaktadır. Araştırmacılar, yayıcı bölgeyi yanal olarak çevreleyen dağıtılmış Bragg reflektörleri kullanarak, referans cihaza kıyasla hava tarafından yaklaşık %20, alt tabaka tarafından ise %130'dan fazla daha yüksek çıkış gücü elde ederken, ışın sapma açısını da yaklaşık %30 oranında azalttılar.
Işığı daha hassas bir şekilde yönlendirmenin ötesinde, yeniden tasarlanan mikroLED'ler önemli ölçüde daha yüksek verimlilik sunuyor. Araştırma ekibi, geleneksel mikroLED tasarımlarına kıyasla elektrik verimliliğinde yaklaşık %35, priz verimliliğinde ise %46'lık bir iyileşme gözlemledi; bu da bu cihazların elektrik prizlerinden çekilen elektrik enerjisinin daha fazlasını kullanılabilir ışığa dönüştürebileceği anlamına geliyor.
Genellikle 100 mikrometre veya daha az genişliğe sahip mikroLED'ler, özellikle termal yönetim, güvenilirlik ve enerji tüketiminin sürekli sorun teşkil ettiği veri merkezlerinde, kısa mesafeli optik bağlantılarda lazerlere umut vadeden bir alternatif olarak ortaya çıkmaktadır.
Lazerlerle ilgili en büyük sorunlardan biri, nispeten düşük sıcaklıklarda termal sorunlar göstermeye başlamalarıdır, diyor Roark Chao. MikroLED'ler ise karmaşık soğutmaya gerek kalmadan çok daha yüksek sıcaklıklarda çalıştırılabilir. Bu da daha az değiştirme, daha düşük maliyetler ve veri merkezlerinde daha fazla esneklik anlamına gelir.
Bulut bilişim ve yapay zekanın sürekli genişlemesiyle birlikte, veri merkezlerinin büyük miktarda bilgiyi hızlı ve verimli bir şekilde iletmesi gerekiyor. Işık kaynaklarındaki küçük iyileştirmeler bile önemli ekonomik etkilere sahip olabilir.
Roark Chao, “MikroLED'lerin heyecan verici yanı, tek bir paket içinde birden fazla çözüm sunmalarıdır,” diyor. “Veri iletişimini iyileştirebilirler, daha parlak, daha ince ekranlar sağlayabilirler ve hatta artırılmış gerçeklik veya sanal gerçeklik gibi alanlarda bile kullanılabilirler; bunların hepsi aynı temel teknolojiyi kullanır.”
Roark Chao, 2020 yılında UC Santa Barbara'da elektrik mühendisliği lisans öğrencisi olarak kaydoldu ve doktora eğitimine devam etti. Üniversitenin malzeme büyümesinden nanoteknolojiye ve cihaz testine kadar uzanan kapsamlı araştırma altyapısının, çalışma hızının artmasında etkili olduğunu düşünüyor.
"Kampüste tasarım simülasyonu yapabilir, kristal yetiştirebilir, cihaz üretebilir ve test edebilirsiniz," diyor Roark Chao. "Konseptten deneye geçişteki bu hız, burayı bu kadar güçlü kılan şey."
