3月21日消息，浙江大学宣布，该校研究团队成功研发出微米和纳米钙钛矿LED，并达到了传统LED难以触及的——90nm尺寸新极限，同时降尺度过程仅造成微弱的性能损耗。相关研究成果以“Downscaling micro- and nano-perovskite LEDs”为题发表在《自然》上（DOI:10.1038/s41586-025-08685-w）。“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。”
有源矩阵micro-PeLED微显示器呈现的图像（图：浙大光电）
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。
（来源：LEDinside）
发布日期：2025-03-21
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