浙江大学研发出微米和纳米钙钛矿LED，仅90纳米

    “降尺度”在电子科学中特指缩小基本器件尺寸的过程，引领着计算机科学、信息显示和人机交互等领域的技术革命。Micro LED就是一种“降尺度”的LED，通过缩小LED的尺寸，可实现超高清、超高精度的光电显示。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成功研发出微米和纳米钙钛矿LED，其降尺寸过程仅造成微弱的性能损耗。其中，最小尺寸仅为90纳米的纳米钙钛矿LED，为迄今为止公开报道的最小LED像素。相关研究论文发表在国际期刊《自然》上。

    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介绍称，“目前世界最先进的显示技术是基于III-V族半导体的Micro LED，被认为是显示器的‘终极技术’。”

    钙钛矿LED是一种可应用于显示、照明和通讯等领域的新型光源，在色彩纯度、色域宽度上有极大的优势。几年前，从三五族半导体Micro LED的微型化研究中得到启发，狄大卫团队开始研制用于未来显示技术的更小的钙钛矿LED。

    初步尝试后，团队于2021年首次提出了“微型钙钛矿 LED（micro-PeLED）”的概念，后续获得了国家与国际专利。

    “对钙钛矿LED进行微型化并不能沿用Micro LED技术。而且，传统的光刻工艺会破坏钙钛矿材料。”狄大卫说，“制造微型钙钛矿LED最简单的方法是对顶部和底部的电极接触进行图案化，用电极重叠的区域定义发光像素区域，但是这种方法会使像素边界处的钙钛矿材料暴露在电极边缘，容易产生非辐射能量损耗，进而使LED效率降低。”

    “我们设计了一套局域接触工艺，其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。”连亚霄介绍。

    这一工艺有效保证了LED的发光效率，使团队能够制造像素尺寸从数百微米到 90 纳米的钙钛矿LED。赵保丹说：“对于绿色和近红外钙钛矿LED而言，当像素尺寸在数百微米到3.5微米范围时，外量子效率均保持在20%左右。”

    研究团队开发的micro和nano-PeLED相较于基于III-V族半导体的Micro LED具有优势，大约在180纳米的极小尺寸才开始显现降尺寸效应，此时的效率降低至最高值的50%。而传统Micro LED在尺寸低于10微米时效率就已经显著下降。

    狄大卫说：“论文中所展示的nano-PeLED最小可达到90纳米，是迄今为止报道的最小LED像素。”基于此，团队创建的具有127000 PPI超高分辨率的LED像素阵列也摘得所有类型LED阵列最高分辨率的纪录。

    据悉，微米和纳米钙钛矿LED在AR/VR显示等领域具有巨大应用潜力。据介绍，团队与杭州领挚科技携手制作了由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，目前正在积极推动技术应用。