Mikro-LEDs mit einer Breite von nur einem Haarstrang könnten künftig Lasern in der Datenkommunikation überlegen sein. Eine neue Studie, an der der Doktorand Roark Chao von der University of California Santa Barbara (UCSB) beteiligt war, zeigt, dass neuartige mikroskopisch kleine Lichtquellen nicht nur effizienter, sondern auch präziser in der Lichtabstrahlung sind als herkömmliche Laser – besonders für kurze Distanzen wie in Rechenzentren. Die Forschung, veröffentlicht in Optics Express, entwickelt eine innovative Mikro-LED-Struktur, die durch laterale Einschlussstrukturen aus verteilten Bragg-Reflektoren die Lichtausbeute erheblich steigert. Dabei erreichen die neuen Geräte etwa 20 % mehr Lichtleistung über die Luftseite, mehr als 130 % über die Substratseite und eine um rund 30 % geringere Strahlungsdivergenz im Vergleich zu Referenzmodellen. Zudem steigert sich die elektrische Effizienz um etwa 35 % und die Wand-Platz-Effizienz – also der Anteil an elektrischer Energie, der in Licht umgewandelt wird – um rund 46 %. Die Arbeit baut auf UCSB’s langjähriger Expertise in Galliumnitrid (GaN)-Forschung und Optoelektronik auf. Chao wird gemeinsam von Steven P. DenBaars und Jon A. Schuller betreut, beiden Co-Autoren der Studie, die auch Nobelpreisträger Shuji Nakamura, der die Entwicklung der blauen LED revolutionierte, umfasst. Die Experimente fanden in den Laboren der DenBaars/Nakamura- und Schuller-Gruppen statt, die sich auf die Synthese von GaN-Materialien und nanoskalare Photonik spezialisiert haben. Die verbesserten Mikro-LEDs könnten künftig nicht nur die Energieeffizienz in Rechenzentren steigern, sondern auch die Wärmeentwicklung reduzieren – ein entscheidender Vorteil gegenüber Lasern, die bei höheren Temperaturen schnell versagen. „Mikro-LEDs können viel heißer betrieben werden, ohne komplexe Kühlung zu benötigen“, betont Chao. „Das bedeutet weniger Ausfälle, geringere Kosten und mehr Flexibilität.“ Mit dem rasanten Wachstum von Cloud-Computing und Künstlicher Intelligenz steigt die Nachfrage nach schneller, energieeffizienter Datenübertragung. Mikro-LEDs bieten hier eine multifunktionale Lösung: Sie eignen sich für Datenkommunikation, helle und dünne Displays und Anwendungen in AR/VR. Chao, der 2020 als Bachelor-Studierender in Elektrotechnik an UCSB begann, hebt die einzigartige Infrastruktur des Campus hervor: „Man kann eine Idee simulieren, Kristalle wachsen lassen, die Bauteile herstellen und testen – alles auf einem Campus.“ Diese nahtlose Integration von Materialforschung, Herstellung und Test beschleunigt die Innovation erheblich. Industrieexperten sehen in der Entwicklung einen Wendepunkt für die nächste Generation optoelektronischer Komponenten. Die Kombination aus Effizienz, Skalierbarkeit und thermischer Robustheit macht Mikro-LEDs zu einer vielversprechenden Alternative zu Lasern – nicht nur in Rechenzentren, sondern auch in tragbaren und integrierten Lichtsystemen. UCSB gilt als führendes Zentrum für GaN-Technologie, und die Forschung von Chao und seinem Team unterstreicht die Bedeutung universitärer Spitzenforschung für industrielle Innovationen.