I LED, sottili come un capello umano, potrebbero presto sostituire i laser in compiti tradizionalmente svolti da questi dispositivi, dalla trasmissione di dati all'interno dei rack dei server all'alimentazione dei display di nuova generazione. Un nuovo studio, a cui ha partecipato anche Roark Chao, dottorando presso l'Università della California, Santa Barbara, indica una possibile strada da percorrere. La ricerca è stata pubblicata sulla rivista *Optics Letters*.
Roark Chao, che studia ingegneria elettrica, ha detto: "Stiamo parlando di dispositivi che hanno davvero le dimensioni di un follicolo pilifero. Se si riesce a progettare come viene emessa la luce, questi LED miniaturizzati potrebbero iniziare a sostituire i laser per la comunicazione dati a corto raggio."
Lo studio dimostra un nuovo design per diodi a emissione di luce miniaturizzati che migliora simultaneamente l'efficienza e la direzionalità del fascio. Utilizzando riflettori di Bragg distribuiti per circondare lateralmente la regione di emissione, i ricercatori hanno ottenuto una potenza di uscita superiore di circa il 20% dal lato aria e di oltre il 130% dal lato substrato rispetto a un dispositivo di riferimento, riducendo al contempo l'angolo di divergenza del fascio di circa il 30%.
Oltre a guidare la luce con maggiore precisione, i microLED riprogettati offrono un'efficienza notevolmente superiore. Il team di ricerca ha osservato un miglioramento di circa il 35% nell'efficienza elettrica e del 46% nell'efficienza di conversione dell'energia prelevata dalle prese di corrente rispetto ai tradizionali microLED, il che significa che questi dispositivi possono convertire una maggiore quantità di energia elettrica prelevata dalle prese in luce utilizzabile.
I microLED, in genere con una larghezza pari o inferiore a 100 micrometri, si stanno affermando come una promettente alternativa ai laser nei collegamenti ottici a corto raggio, in particolare all'interno dei data center, dove la gestione termica, l'affidabilità e il consumo energetico rimangono sfide costanti.
Un problema importante dei laser è che iniziano a presentare problemi termici a temperature relativamente basse, afferma Roark Chao. I microLED possono essere alimentati a temperature molto più elevate senza la necessità di un raffreddamento complesso. Ciò significa meno sostituzioni, costi inferiori e maggiore flessibilità nei data center.
Con la continua espansione del cloud computing e dell'intelligenza artificiale, i data center devono trasmettere enormi quantità di informazioni in modo rapido ed efficiente. Anche piccoli miglioramenti nelle sorgenti luminose possono avere un impatto economico significativo.
"L'aspetto entusiasmante dei microLED è che offrono molteplici soluzioni in un unico dispositivo", afferma Roark Chao. "Possono migliorare la comunicazione dei dati, consentire la realizzazione di display più luminosi e sottili e persino essere utilizzati in ambiti come la realtà aumentata o la realtà virtuale, il tutto sfruttando la stessa tecnologia di base."
Roark Chao si è iscritto all'UC Santa Barbara nel 2020 come studente di ingegneria elettrica e ha poi conseguito il dottorato di ricerca. Attribuisce il ritmo accelerato del lavoro all'infrastruttura di ricerca completa dell'università, che spazia dalla crescita dei materiali alla nanofabbricazione fino al collaudo dei dispositivi.
"È possibile simulare la progettazione, far crescere cristalli, fabbricare dispositivi ed effettuare test, tutto all'interno del campus", afferma Roark Chao. "La rapidità con cui si passa dall'idea all'esperimento è ciò che rende questo luogo così straordinario."
