# 封面解读#

封面中智能机器人眼中的绿光是由非对称超表面集成的偏振LED（见右上角线框内结构）光源发出的高效线偏振光，照射在半导体芯片上进行缺陷检测与失效分析。左下角是机器人观测到的Micro-LED芯片的成像结果，同时给出了普通光源成像结果，体现偏振成像的优势。封面主要展示了采用高效偏振光源及偏振成像在机器视觉检测中的应用优势。

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偏振光应用场景

偏振光获取

氮化镓（GaN）基LED光源在固态照明、显示技术和光通信领域应用广泛，但传统c面蓝宝石衬底上的GaN基LED发射非偏振光，限制了其在机器视觉、AR/VR显示和医疗成像等需高线性偏振光的场景中的应用。传统获取线偏振LED光一般是在前端叠加偏振片或者偏振薄膜，增大器件体积的同时至少损失50%的能量。采用非极性衬底、光子晶体等方法获取偏振LED存在制备复杂、偏振消光比（ER）低或光提取效率不足等问题。因此，开发一种能够高效产生线性偏振光且易于制备的技术方案，具有重要的科学研究价值和广阔的应用前景。

中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所徐科研究员团队王淼博士基于非对称双层超表面协同设计，通过偏振选择-回收-转换机理协同机制，实现了高效率、高偏振度GaN基LED，并成功将该偏振LED应用于Micro-LED电极故障分析。相关工作发表在2025年23卷第9期上（），并被选为当期封面。

偏振LED器件设计与工作原理

本工作展示了一种基于双面非对称金属纳米光栅超表面的高效偏振GaN-LED，如图（1a）所示。顶部采用双金属纳米光栅（BMNG）结构（周期150 nm，Al/PMMA复合），通过法布里-珀罗（F-P）效应增强TM偏振光透射（>85%）和高消光比（ER>38 dB）；底部采用非对称金属纳米光栅（AMNG）结构（周期250 nm，Al材质），通过相位差π设计，实现半波片功能，将反射的TE偏振光转换为TM偏振光。该设计巧妙地通过“偏振选择-回收-转换协同”的机制，突破了传统偏振LED的光效率损失瓶颈，同时利用纳米压印技术降低了制备复杂度。

其核心优势包括：

1.高性能：兼具高偏振消光比（平均消光比21.62 dB）和显著提升的光提取效率，通过回收TE光，突破传统偏振LED≥50%的光损失瓶颈，且性能在±60°范围内保持稳定；

2.工艺简单：全部光栅结构均通过NIL技术制备，利于未来规模化生产，且具有普适性，适用于蓝光/红光LED及多参数光场调控；

图（1a）双面非对称金属纳米光栅超表面的高效偏振GaN-LED截面图，（1b）偏振选择-回收-转换协同作用机理示意图；（2a）采用纳米压印制备的上表面偏振光栅结构SEM图，（2b）下表面蓝宝石光栅超表面结构SEM图；（3a）偏振检测原理图，（3b）电致发光光谱，（3c）不同结构出光效率对比结果，（3d）不同结构消光比对比结果

图（4a）Micro-LED芯片在非偏光照射下成像结果，（4b）芯片在偏振光照射下成像结果，（4c）芯片失效后电极在偏振光照射下的成像结果

展望

研究人员表示，基于非对称双表面超表面协同设计，实现了高效率、高偏振度GaN 基LED，为Micro-LED故障分析、光通信和光子计算提供了新思路。未来可进一步优化量子阱层吸收损耗，探索多波段集成与动态偏振调控，推动偏振光源在智能显示与精密检测中的落地应用。

作者简介

第一作者简介：

王淼，副研究员，硕士生导师。博士毕业于中国科学技术大学，2015年加入中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，现任副研究员，2021入选中国科学院青年创新促进会会员。长期从事氮化物超表面有源光场调控技术研究，在Advanced Optical Materials、Nanoscale、Applied Physics Letters 和Optics Express 等国际期刊发表学术论文20多篇，申请/授权发明专利10余项。

共同作者简介：

徐科，研究员，博士生导师。1998年于中国科学院上海光学精密机械研究所获博士学位，1999~2004年在日本千叶大学、JST工作，2006年加入苏州纳米所，历任测试平台主任、副所长。2013年获国家杰出青年，2015年入选科技部领军人才，现任科技部先进电子材料专家。发表SCI论文100余篇，专利50余项，国际会议报告20余次。研究领域包括：III族氮化物材料生长、宽禁带半导体与二维材料异质结构生长、测试技术与装备。