浙江大学狄大卫教授和赵保丹研究员团队通过新型半导体技术研制出微米和纳米钙钛矿LED,达到90nm像素尺寸新极限,阐述了LED降尺度的意义、传统微米LED存在的问题,以及该团队研究成果的优势和应用前景。
在科技的浪潮中,浙江大学光电科学与工程学院/海宁国际联合学院的科研团队传来了令人振奋的消息。狄大卫教授和赵保丹研究员团队凭借新型半导体技术,成功研制出微米和纳米钙钛矿LED。这一成果达到了传统LED难以触及的90nm像素尺寸新极限,成为目前已知的最小像素尺寸的LED。英国当地时间3月19日,相关研究成果在国际权威学术期刊《自然》上发表。
狄大卫教授指出,在电子科学领域,降尺度是一个关键的概念。降尺度就是不断缩小基本器件尺寸的过程,它引领着计算机科学、信息显示和人机交互等众多领域的技术发展。回顾历史,从第一颗红光LED诞生,到如今色域宽广、色彩丰富的各式屏幕,以及充满未来感的AR、VR眼镜,器件的微型化一直是科学家们不断追求的目标。
赵保丹研究员进一步解释道,通过缩小LED的尺寸,能够实现超高清、超高精度的光电显示。然而,传统的微米LED却面临着诸多困境。一方面,受限于复杂的工艺技术,其制造成本极高;另一方面,当像素尺寸减小到约10微米或更小时,微米LED的效率会急剧下降。而这一尺寸范围,恰恰是超高分辨率的高端AR/VR应用所需要的像素尺寸。昂贵的价格与较低的发光效率,使得传统微米LED大规模商业应用的可能性受到了极大限制。
图为微米钙钛矿LED微显示器原型呈现的图像。(图片由浙江大学狄大卫教授和赵保丹研究员团队提供)
早在2021年,浙江大学团队就首次提出了“微型钙钛矿LED”的概念。此后,他们通过一系列材料和工艺的创新,有效保证了LED的发光效率。这使得他们能够制造像素尺寸从数百微米到90纳米的钙钛矿LED,并且在降尺度的同时,维持了优越的性能。
研究人员对比发现,传统微米LED在尺寸低于10微米时效率就已经显著下降。而微米和纳米钙钛矿LED大约在180纳米的极小尺寸才开始显现降尺寸效应,展现出了显著的优势。
不过,要将这一成果应用到实用显示器件上,还需要可编程电路来驱动LED阵列传达信息。这意味着需要与产业界进行进一步的合作。目前,浙江大学团队正在积极推动这一成果的应用。
本文介绍了浙江大学狄大卫和赵保丹团队利用新型半导体技术研制出90nm像素尺寸的微米和纳米钙钛矿LED,达到已知最小像素尺寸。阐述了LED降尺度的意义和传统微米LED的局限,该团队通过创新保证了钙钛矿LED发光效率和性能。虽成果有优势,但应用还需与产业界合作,团队正积极推动。
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