浙江大学研制出90纳米像素尺寸LED

张丽

　近日，浙江大学光电科学与工程学院/海宁国际联合学院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，达到了传统LED难以触及的90纳米像素尺寸新极限。这是目前已知的最小像素尺寸的LED。相关研究成果近日发表于学术期刊《自然》。

　　据介绍，LED是以半导体发光材料为核心的一种二极管元件，在外加电场作用下，半导体会产生额外的正负电荷并产生光子，这就是“电致发光”。“通俗地说，电致发光是一种以半导体为媒介，直接将电能转化为光能的过程，这也是LED的核心工作机制。”狄大卫说，由于不同半导体材料对应不同的发光波长，因此可以制作出各种颜色的LED。

　　LED商业化应用已经很普遍了。其中，传统无机LED的应用场景主要包括室内外照明、车灯、交通指示灯、户外广告大屏等；有机LED（OLED）的主要应用场景包括手机、高清电视、电脑屏幕、智能手表等显示设备。另外，最近还兴起了由传统无机LED发展而来的micro—LED，主要用于头戴式虚拟现实（VR）、增强现实（AR）技术等。

　　赵保丹说，通过缩小LED的尺寸，可实现超高清、超高精度的光电显示。但受限于复杂的工艺技术，微米LED的制造成本极高。更为重要的是，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，而这正是超高分辨率的高端AR/VR应用所需要的像素尺寸。正因为如此，昂贵的价格与较低的发光效率限制了其大规模商业应用的可能。

　　浙江大学团队在2021年首次提出了“微型钙钛矿LED”的概念之后，通过一系列材料和工艺的创新，有效保证了LED的发光效率，从而能够制造像素尺寸从数百微米到90纳米的钙钛矿LED。2022年，研究团队首次在国际上展示了超稳定的钙钛矿LED；2024年，研究团队又将钙钛矿LED的亮度提高到创纪录的116万尼特；今年，研究团队在微型化方面又实现了新突破。

　　研究人员表示，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，展现出显著的优势。

　　据了解，这一成果要在实用显示器件上进行应用，还要由可编程电路来驱动LED阵列传达信息，需要与产业界进一步合作。