浙江大學的一項突破性研究成果近日引起了廣泛關注。該校的一支研究團隊成功研發出微米和納米級別的鈣鈦礦LED，這一成就標志著LED技術達到了前所未有的新高度——90納米尺寸極限，且在這一過程中性能損耗微乎其微。
該研究成果已在《自然》雜志上發表，題為“Downscaling micro- and nano-perovskite LEDs”，詳細闡述了這一創新技術的實現過程及其潛在應用。浙江大學作為這一領域的前沿探索者，再次展示了其在光電科學領域的卓越實力。
在電子科學領域，“降尺度”是一個至關重要的概念，它指的是縮小基本器件尺寸的過程。這一過程不僅引領著計算機科學、信息顯示和人機交互等領域的技術革命，還為未來顯示技術的發展奠定了堅實基礎。Micro LED作為一種“降尺度”的LED技術，通過縮小LED尺寸，實現了超高清、超高精度的光電顯示。
據浙江大學光電科學與工程學院狄大衛教授介紹，目前世界上最先進的顯示技術是基于III-V族半導體的Micro LED，被譽為顯示器的“終極技術”。然而，鈣鈦礦LED作為一種新型光源，在色彩純度和色域寬度上具有顯著優勢，為顯示技術的未來發展提供了新的可能。
狄大衛團隊從三五族半導體Micro LED的微型化研究中獲得靈感，開始致力于研制更小的鈣鈦礦LED。經過初步嘗試和探索，團隊于2021年首次提出了“微型鈣鈦礦LED（micro-PeLED）”的概念，并成功獲得了國家與國際專利。
然而，鈣鈦礦LED的微型化并非易事。狄大衛指出，傳統的光刻工藝會破壞鈣鈦礦材料，因此無法直接沿用Micro LED技術。為了克服這一難題，團隊設計了一套局域接觸工藝，通過引入光刻制作的圖案化窗口，確保像素區域遠離電極邊緣，從而有效保證了LED的發光效率。
這一創新工藝使團隊成功制造出了像素尺寸從數百微米到90納米的鈣鈦礦LED。研究數據顯示，對于綠色和近紅外鈣鈦礦LED而言，當像素尺寸在數百微米到3.5微米范圍內時，外量子效率均保持在20%左右。這一性能表現不僅超越了傳統Micro LED在尺寸縮小過程中的效率下降問題，還為未來顯示技術的發展提供了更為廣闊的空間。
研究團隊開發的micro和nano-PeLED相較于基于III-V族半導體的Micro LED具有顯著優勢。在極小尺寸（約180納米）下才開始顯現降尺寸效應，此時的效率降低至最高值的50%。而傳統Micro LED在尺寸低于10微米時效率就已經顯著下降。這一成果不僅展示了鈣鈦礦LED在微型化方面的巨大潛力，還為未來顯示技術的革新提供了有力支持。
狄大衛教授表示，論文中所展示的nano-PeLED最小可達到90納米，是迄今為止報道的最小LED像素。基于此成果，團隊創建的具有127000 PPI超高分辨率的LED像素陣列也刷新了所有類型LED陣列最高分辨率的紀錄。
為了推動這一技術的實際應用，團隊與杭州領摯科技攜手制作了由TFT背板驅動的有源矩陣micro-PeLED微顯示器原型。該原型能夠呈現復雜的圖像和視頻，為鈣鈦礦LED技術的商業化應用奠定了堅實基礎。目前，團隊正在積極推動這一技術的進一步發展和應用。
