髪の毛ほどのLEDsがレーザに取って代わる可能性

March, 17, 2026, Santa Barbara--人間の髪の毛ほどの幅のLEDsが、従来レーザで処理されてきた役割、例えばサーバラック内のデータの移動から次世代ディスプレイの駆動まで、やがて担うことができる。UC Santa Barbaraの博士課程学生Roark Chaoによる新しい研究は、実践的な道筋を示している。

「われわれが話しているのは、文字通り毛包ほどの大きさのデバイスだ。光の出方を工夫できれば、そのmicroLEDsは短距離データ通信のレーザを置き換えることでできる」と電気工学学生、Chaoはコメントしている。

この研究は、UCSBが長年にわたり持ってきた窒化ガリウム研究とオプトエレクトロニクスの強みを基盤としている。Chaoは、Steven P. DenBaarsと Jon A. Schuller共同指導を受けている。両者とも、この研究の共著者である。また、ノーベル賞受賞者、中村修司も含まれる。同氏のブルーLEDsに関する先駆的な研究が世界の照明・ディスプレイ技術を変革した。研究はDenBaars/中村およびSchllerグループの研究室で行われた。チームは、GaN材料の成長やナノスケールフォトニクスに焦点を当てている。

研究は、Optica Expressに掲載され、効率とビームの方向性の両方を向上させる新しいマイクロ発光ダイオード(microLED)設計を実証した。放射領域を分散型ブラッグ反射器で横方向に囲うことで、研究者たちは空気側の放射で約20%高い光出力、基板側での出力が130%以上向上し、基準デバイスと比較して約30%のビーム発散を低減した。

光をより正確に導くだけでなく、再設計されたmicroLEDsは大幅に高い効率を実現している。チームは約35%の電気効率向上と約46%の電力変換効率向上を確認した。つまり、従来のmicroLED設計と比べて、壁から引き出される電力の多くを実用的な光に変換する装置が実現しているのである。

MicroLEDsは通常幅100µm幅以下で、特に熱、信頼性、エネルギー消費が恒例の課題となるデータセンタ内では、短距離光リンクにおけるレーザの有望な代替手段として台頭している。

「レーザの大きな問題は、比較的低温で熱の問題が起き始めることだ。microLEDsは複雑な冷却を必要とせずに、はるかに高温で駆動可能である。つまり、交換が減り、コストが削減され、データセンタにおいて柔軟性が高まる」(Chao)｡

クラウドコンピューティングとAIが拡大し続けるにともない、データセンタは大量の情報を迅速かつ効率的に送信しなければならない。光源のわずかな改善でも経済的な影響は大きい。

「microLEDsの魅力は、複数のソリューションを一つのパッケージで提供できることだ。データ通信を改善し、より明るく薄いディスプレイを実現し、ARやVRのようなものにも対応できる――すべて同じ基盤技術を使っている」(Chao)。

Chaoは2020年にUCSBで電気工学の学部生として入学し、その後博士研究に進んだ。同氏は、材料の成長からナノファブリケーション、デバイス試験に至るまで、大学の統合的な研究インフラが自身の研究を加速させたと評価している。

「設計をシミュレートし、結晶を成長させ、デバイスを製作し、テストすることができる――すべてキャンパス内で。アイデアから実験への速さこそが、この場所を力強くしているんだ」とChaoは語っている。