浙江大学的一支科研团队在钙钛矿发光二极管(LED)领域取得了引人注目的成就,特别是在微米级(micro-PeLED)和纳米级(nano-PeLED)器件的制造上。他们成功地将LED的尺寸缩减至前所未有的90纳米,这一过程几乎没有牺牲器件的性能,相关研究成果已在国际权威学术期刊《自然》上发表。
在电子科学界,器件的小型化被视为技术创新的驱动力。当前,最先进的显示技术依赖于基于III-V族半导体的微米级LED。尽管通过缩小器件尺寸,这种技术能够显著提升显示效果,但其高昂的制造成本以及在像素尺寸缩小至约10微米时效率的急剧下降,限制了其广泛应用。
自2021年起,浙江大学狄大卫教授领导的团队便致力于探索微型钙钛矿LED的可能性,并成功申请了相关专利。钙钛矿LED作为一种新型光源,在色彩纯度和色域宽度上展现出显著优势,但传统的制造方法往往导致非辐射能量损耗,影响器件效率。针对这一问题,团队创新性地设计了一种局部接触工艺,通过在绝缘层中引入光刻图案化窗口,有效减少了像素边界处的能量损耗。
通过这一工艺,团队成功制备出像素尺寸从数百微米至90纳米的钙钛矿LED。研究表明,当器件尺寸缩小至约180纳米时,才开始出现明显的降尺度效应,此时效率降至最高值的50%。相比之下,传统micro-LED在尺寸小于10微米时效率便已大幅下降。狄大卫教授指出:“我们的研究证明了nano-PeLED可以达到90纳米的最小尺寸,这是目前报道的最小LED像素。”
基于这一突破性技术,团队进一步创建了一个具有127000像素每英寸(PPI)超高分辨率的LED像素阵列,刷新了所有类型LED阵列中最高分辨率的纪录。这一成果不仅为高分辨率显示器的发展开辟了新路径,也为钙钛矿LED技术的商业化应用奠定了坚实基础。