摘要：金属透镜（metalloenses）具有不连续的局部相位偏移特性，其光学特性与宏观曲面透镜相似，但呈扁平形态且尺寸缩小至微米级。这种紧凑结构与半导体制造工艺的高度兼容性，使其能够无缝集成到现有光学设备中。本研究报道了将金属透镜与微型发光二极管（μ-LED）的集

金属透镜（metalloenses）具有不连续的局部相位偏移特性，其光学特性与宏观曲面透镜相似，但呈扁平形态且尺寸缩小至微米级。这种紧凑结构与半导体制造工艺的高度兼容性，使其能够无缝集成到现有光学设备中。本研究报道了将金属透镜与微型发光二极管（μ-LED）的集成应用，显著提升了光提取效率和定向性。该金属透镜由直径150纳米的相同纳米孔单元构成，通过调整单元密度在特定坐标处诱导所需的局部相位偏移。模拟实验结果表明，这种易配置金属透镜能有效将平面波聚焦于预定位置，并将发散光源准直至焦点，完美诠释了光学互易原理。当与60μm尺寸的紫外线（波长λ=390 nm）μ-LED集成时，金属透镜使器件性能大幅提升：峰值强度提升338%，光束发散度降低±8◦，较未加工的μ-LED有显著改善。我们认为，具备高亮度、定向性和分辨率的金属透镜集成μ-LED，特别适合应用于近眼场景，如虚拟现实和增强现实显示设备。

我们成功实现了金属烯与μ-LED的集成，显著提升了其发光性能。通过设计并制备了基于μ-LED的单单元金属烯阵列，实现了光准直和提取效率的显著提升。模拟实验结果表明，金属烯集成可大幅增强μ-LED的峰值亮度，且阵列配置比单个金属烯结构具有更优的增益效果。值得注意的是，金属烯与多量子阱（MQW）的紧密排列虽然带来技术挑战，但并未影响μ-LED的电学性能——不同构型中观察到的电流-电压特性保持稳定。金属烯集成为推进μ-LED技术发展开辟了新路径，尤其适用于需要微米级精准光控的应用场景。不过仍存在若干挑战：金属烯与发光区域的间距需进一步优化，以减少光源偏离焦点导致的非理想效应；未来研究可探索采用可调或动态可调式金属烯来利用发射光谱的动态变化；此外，扩大阵列规模和提高金属烯制造均匀性是实现商业化应用的关键步骤。解决这些挑战对于释放金属酶在μ-LED应用中的全部潜力以及扩大其在下一代光学设备中的应用至关重要。

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