氮化物基發光二極管（LED）可廣泛應用于照明、顯示及通信領域。其中，光源的線偏振特性作爲一項關鍵的功能擴展，爲顯示背光、3D成像、信息加密和生物醫學診斷等領域開辟了全新的應用路徑。然而，現有的在c平面藍寶石襯底上外延生長的LED普遍被視爲非偏振光源，偏振消光比（ER）極低，難以滿足應用需求。

    研究發現，通過在LED表面集成線偏振光學結構可以提高ER，這些結構作爲模式選擇層提取橫向磁（TM）模式，實現偏振發射。然而，由于橫向電（TE）模式被吸收或反射，不可避免地導致至少50%的效率損失。這種偏振發射與發光效率之間的矛盾制約了線偏振LED的發展和應用。

    針對這一難題，西安交大電信學部電子科學與工程學院先進光電所雲峰教授團隊通過創新設計，成功引入了具有損耗模式回收機制的Ag/GaN超構光柵結構，解決了線偏振LED中偏振與效率之間的矛盾，實現了發光效率與偏振度的雙重提升。特殊設計的超構光柵結構采用低成本的激光幹涉光刻技術制造，通過雙折射效應誘導TE/TM模式轉換，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。

    在此基础上，团队进一步集成了Al纳米光栅的模式选择层，成功实现了基于氮化镓的蓝色线偏振Micro-LED。该Micro-LED在±60°的视角范围内实现了21.92 dB的平均偏振消光比（ER），与传统Ag反射器设计相比，其发光效率提升了2.04倍，ER提高了1.32倍。这一研究成果显著降低了能量损失，成功突破了偏振发射光源的效率瓶颈，为应用于信息加密、未来显示、光通信及医学等领域的下一代高效低成本光电器件开辟了道路。

高效線偏振微型發光二極管的性能

    该成果以《集成双功能超构光栅的高效线偏振微型发光二极管》（High-efficient and linearly polarized light emission of Micro-LED integrated with double-functioned meta-grating）为题，在国际权威期刊《纳米快报》（Nano Letters）上发表。

    電子學院雲峰教授、李峰教授及田振寰副教授爲論文共同通訊作者。西安交通大學爲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家工作室研究人員的支持。