在电子科学的前沿探索中,浙江大学的一支科研团队近日取得了突破性进展,他们成功研发出尺寸极小、性能卓越的微米和纳米钙钛矿LED(micro-PeLED和nano-PeLED),这一成果在国际顶级学术期刊《自然》上发表,引起了广泛关注。
长久以来,在电子科学领域内,通过“降尺度”技术推动器件小型化,一直是引领技术革新的重要途径。当前,最先进的显示技术主要依赖于基于III-V族半导体的micro-LED。然而,尽管micro-LED是LED小型化的一个重要里程碑,但其高昂的制造成本以及像素尺寸缩小至约10微米或更小时效率的急剧下降,极大地限制了其商业应用的广泛性。
针对这一难题,浙江大学狄大卫团队自2021年起便着手研究,他们首次提出了“微型钙钛矿LED(micro-PeLED)”的概念,并成功获得了专利。钙钛矿LED作为一种新型光源,在显示、照明和通讯等领域具有广泛应用前景,特别是在色彩纯度和色域宽度上展现出巨大优势。
然而,传统制造方法在制造微型LED时容易导致非辐射能量损耗,从而降低LED的效率。为了克服这一挑战,狄大卫团队创新性地设计了一套局域接触工艺。他们通过在附加绝缘层中引入光刻制作的图案化窗口,有效避免了像素边界处的能量损耗,成功制造出了像素尺寸从数百微米到90纳米的钙钛矿LED。
狄大卫团队开发的micro和nano-PeLED在尺寸缩小至约180纳米时才开始显现出降尺寸效应,此时效率降低至最高值的50%。相比之下,传统micro-LED在尺寸低于10微米时效率就已经显著下降。这一突破意味着,浙江大学团队所研发的钙钛矿LED在更小尺寸下仍能保持较高的效率,为微型LED的应用开辟了新的可能性。
尤为狄大卫团队还成功创建了具有127000 PPI超高分辨率的LED像素阵列,这一成果刷新了所有类型LED阵列的最高分辨率纪录。这一成就不仅展示了钙钛矿LED在微型化方面的巨大潜力,也为未来高清晰度显示技术的发展奠定了坚实基础。
在对比micro/nano-PeLED与其他LED技术时,可以明显看出,浙江大学团队所研发的钙钛矿LED在性能上具有显著优势。这一技术的突破不仅为电子科学领域带来了新的研究方向,也为未来显示技术的发展注入了新的活力。
狄大卫表示:“我们团队所研发的nano-PeLED最小可达到90纳米,这是迄今为止报道的最小LED像素。这一成果的实现,离不开团队成员的共同努力和持续创新。我们相信,这一技术的突破将为未来显示技术的发展带来革命性的变革。”
狄大卫团队还展示了有源矩阵micro-PeLED微显示器所呈现的图像,其清晰度和色彩表现均令人印象深刻。这一展示进一步证明了钙钛矿LED在显示技术领域的巨大潜力。