推进光控制：光电子中超表面的新机遇

对将超表面（纳米结构的薄平面阵列）集成到光电器件中的进展的全球综述强调了它们在转换发光二极管（LED）、激光器、光调制器和光电探测器等技术方面的潜力。这一进展可以为增强现实和虚拟现实（AR/VR）、光通信、热管理、太阳能和量子技术等行业的突破铺平道路

该综述由A*STAR材料研究与工程研究所（A*STAR-IMRE）和斯坦福大学的研究人员领导，并与南洋理工大学、新加坡科技与设计大学合作，于2024年11月29日发表在《科学》杂志上。

超表面是由微小的构建块（纳米结构）制成的极薄的工程层，可以精确地弯曲、反射或改变光线。这些先进材料为提高器件性能提供了机会。例如，超表面集成光电探测器可以捕获更复杂的光信息，如光谱和偏振数据，从而推动成像系统和光学计算的进步。同样，在LED中，超表面提高了量子产率，并实现了LED的精确方向性和颜色控制

通过将这些多功能材料集成到LED、激光器和光电探测器等设备中，研究人员已经证明了在性能、效率和紧凑性方面取得进步的巨大潜力

AR/VR和显示器：Metasurfaces使高分辨率、超紧凑的光学成为可能，支持更身临其境、更轻便的可穿戴设备。可再生能源：太阳能电池的光吸收和功率转换效率的提高有助于增强可持续性。光通信和激光：增强的光束质量和偏振控制可实现更快、更可靠的数据传输。传感和成像：超表面光电探测器捕获复杂的光场数据，推进医疗保健诊断、环境监测和自主运输

a*STAR IMRE的高级科学家Ha Son Tung博士说：“超曲面提供了一种改变游戏规则的光操纵方法，结合了精度、多功能性和紧凑性。”。“这可能会重塑可再生能源、医疗保健和先进制造业等行业利用光的方式。”

未来的努力将集中在增强超表面的多功能性上，使它们能够同时执行光学、电子和热功能。为了促进商业应用的扩展，该团队旨在开发符合行业标准的可扩展制造技术，并确保无缝集成的材料兼容性 More information: Son Tung Ha et al, Optoelectronic metadevices, Science (2024). DOI: 10.1126/science.adm7442

Journal information: Science