90纳米！浙大团队研发史上最小的LED像素
发布时间：2025-03-24 14:40:00 阅读数： 35
近日，浙江大学狄大卫教授&赵保丹教授团队在Nature上发表论文“Downscaling micro- and nano-perovskite LEDs”。
该团队创造了微米和纳米钙钛矿LED（micro-和nano-PeLED），这些器件的像素尺寸从数百微米到90纳米，为迄今为止已公开的最小的LED像素。同时，创建了具有127,000PPI超高分辨率的LED像素阵列，也创造了所有类型LED阵列的最高分辨率纪录。
狄大卫团队从三五族半导体micro-LED的微型化研究中得到启发，开始研制用于未来显示技术的更小钙钛矿LED，并首次提出“微型钙钛矿LED（micro-PeLED）”概念，获得国家、国际专利。
“对钙钛矿LED进行微型化不能沿用micro-LED技术，且传统的光刻工艺会破坏钙钛矿材料。”狄大卫说。他们团队设计了一套局域接触工艺，能够在附加绝缘层中引入由光刻制作的图案化窗口，以确保像素区域远离电极边缘。这一工艺有效保证LED的发光效率，可制造像素尺寸从数百微米到90纳米的钙钛矿LED。
目前，浙大研发团队与杭州领挚科技携手制作由TFT背板驱动的有源矩阵micro-PeLED微显示器原型，能够呈现复杂的图像和视频，将应用在下一代光源技术和AR/VR显示领域。
论文研究内容及亮点
Micro-LED的发明被认为是显示器的“终极技术”，然而，micro-LED的制造成本非常高，并且当其减小到约10微米或更小时，它们的效率会急剧下降，这阻碍了其在大规模商业应用中的潜力。在此基础上，浙江大学狄大卫教授&赵保丹教授团队提出微型钙钛矿LED（micro-PeLED）与纳米钙钛矿LED（nano-PeLED）的概念，探索传统LED难以达到的新尺寸极限。
该团队提出了一种局域接触工艺。在附加的绝缘层中引入了由光刻制作的图案化窗口，以确保像素区域远离电极边缘。这种方法将避免钙钛矿材料因易暴露在电极边缘，产生非辐射能量损耗，从而使LED效率降低。
基于该策略，该团队创建的绿色和近红外钙钛矿LED，降尺寸效应在约180纳米的极小尺寸才开始显现，这时nano-PeLED的效率降低至最高值的50%。这表明在超小尺寸范畴，micro和nano-PeLED比基于III-V族半导体的micro-LED效率更高，后者在尺寸低于10微米时效率显著下降。
图：Micro/nano-PeLED与其他LED技术的比较
图：有源矩阵micro-PeLED微显示器呈现的视频与图像
值得注意的是，该团队研究获得了目前最小的LED器件，像素密度高达127,000 PPI，刷新了所有LED阵列的最高纪录。此外，团队基于商业薄膜晶体管（TFT）阵列，成功开发了原型主动矩阵micro-PeLED显示器，验证了其在高分辨率显示领域的应用潜力。
