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近日，記者從浙江大學(xué)官網(wǎng)獲悉，該校研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)的微米和納米鈣鈦礦LED（micro-PeLED和nano-PeLED），突破LED尺寸新極限，達(dá)到90納米，這是目前已知最小像素尺寸的LED，相關(guān)研究成果于英國(guó)當(dāng)?shù)貢r(shí)間3月19日發(fā)表于國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然》。
從第一顆紅光LED到如今色域?qū)拸V、色彩豐富的各式屏幕以及AR、VR眼鏡……器件的“微型化”已經(jīng)成為科學(xué)家們不斷追求的目標(biāo)。據(jù)悉，該技術(shù)由浙江大學(xué)光電科學(xué)與工程學(xué)院/海寧國(guó)際聯(lián)合學(xué)院教授狄大衛(wèi)和研究員趙保丹團(tuán)隊(duì)共同研發(fā)，成果先進(jìn)，其中最小LED尺寸僅為90納米的納米鈣鈦礦LED，為迄今為止公開(kāi)報(bào)道的最小LED像素。
“降尺度”在電子科學(xué)中特指縮小基本器件尺寸的過(guò)程，引領(lǐng)著計(jì)算機(jī)科學(xué)、信息顯示和人機(jī)交互等領(lǐng)域的技術(shù)革命。Micro LED 就是一種“降尺度”的 LED，通過(guò)縮小 LED 的尺寸，可實(shí)現(xiàn)超高清、超高精度的光電顯示。
據(jù)狄大衛(wèi)介紹，目前世界最先進(jìn)的顯示技術(shù)是基于Ⅲ-Ⅴ族半導(dǎo)體的微型發(fā)光二極管，可實(shí)現(xiàn)超高清、超高精度的光電顯示。但受限于復(fù)雜的工藝技術(shù)，微型發(fā)光二極管制造成本極高，當(dāng)像素尺寸減小到約10微米或更小時(shí)，效率會(huì)急劇下降。
從Ⅲ-Ⅴ族半導(dǎo)體的微型發(fā)光二極管的微型化研究中獲得啟發(fā)，狄大衛(wèi)團(tuán)隊(duì)開(kāi)始研制用于未來(lái)顯示技術(shù)的更小的鈣鈦礦LED，于2021年首次提出“微型鈣鈦礦LED”概念，并獲得國(guó)家與國(guó)際專(zhuān)利。用傳統(tǒng)光刻工藝制造微型鈣鈦礦LED會(huì)破壞鈣鈦礦材料。
為此，研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)出一套局域接觸工藝，通過(guò)光刻制作的圖案化窗口確保像素區(qū)域遠(yuǎn)離電極邊緣，能夠制造像素尺寸從數(shù)百微米到90納米的鈣鈦礦LED，同時(shí)保證了LED的發(fā)光效率。
據(jù)了解，研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的微米和納米鈣鈦礦LED在尺寸減小至約180納米時(shí)才開(kāi)始顯現(xiàn)降尺寸效應(yīng)，效率降低至最高值的50%。狄大衛(wèi)表示，團(tuán)隊(duì)已與杭州領(lǐng)摯科技合作，制作了由TFT背板驅(qū)動(dòng)的有源矩陣微米LED微顯示器原型，能夠呈現(xiàn)復(fù)雜圖像和視頻。據(jù)悉，微米和納米鈣鈦礦LED在AR/VR顯示等領(lǐng)域具有巨大應(yīng)用潛力。
此外，該團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建的具有127000 PPI超高分辨率的LED像素陣列也摘得所有類(lèi)型LED陣列最高分辨率的紀(jì)錄。
作者丨谷月編輯丨邱江勇美編丨馬利亞監(jiān)制丨連曉東
