近日，浙江大學光電科學與工程學院/海寧國際聯(lián)合學院狄大衛(wèi)教授和趙保丹研究員團隊通過新型半導體技術(shù)，研制出微米和納米鈣鈦礦LED，達到了傳統(tǒng)LED難以觸及的90納米像素尺寸新極限。這是目前已知的最小像素尺寸的LED。相關(guān)研究成果近日發(fā)表於學術(shù)期刊《自然》。

　　據(jù)介紹，LED是以半導體發(fā)光材料為核心的一種二極管元件，在外加電場作用下，半導體會產(chǎn)生額外的正負電荷並產(chǎn)生光子，這就是“電致發(fā)光”?！巴ㄋ椎卣f，電致發(fā)光是一種以半導體為媒介，直接將電能轉(zhuǎn)化為光能的過程，這也是LED的核心工作機制。”狄大衛(wèi)說，由於不同半導體材料對應(yīng)不同的發(fā)光波長，因此可以制作出各種顏色的LED。

　　LED商業(yè)化應(yīng)用已經(jīng)很普遍了。其中，傳統(tǒng)無機LED的應(yīng)用場景主要包括室內(nèi)外照明、車燈、交通指示燈、戶外廣告大屏等﹔有機LED（OLED）的主要應(yīng)用場景包括手機、高清電視、電腦屏幕、智能手表等顯示設(shè)備。另外，最近還興起了由傳統(tǒng)無機LED發(fā)展而來的micro—LED，主要用於頭戴式虛擬現(xiàn)實（VR）、增強現(xiàn)實（AR）技術(shù)等。

　　趙保丹說，通過縮小LED的尺寸，可實現(xiàn)超高清、超高精度的光電顯示。但受限於復(fù)雜的工藝技術(shù)，微米LED的制造成本極高。更為重要的是，當像素尺寸減小到約10微米或更小時，微米LED的效率會急劇下降，而這正是超高分辨率的高端AR/VR應(yīng)用所需要的像素尺寸。正因為如此，昂貴的價格與較低的發(fā)光效率限制了其大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用的可能。

　　浙江大學團隊在2021年首次提出了“微型鈣鈦礦LED”的概念之后，通過一系列材料和工藝的創(chuàng)新，有效保証了LED的發(fā)光效率，從而能夠制造像素尺寸從數(shù)百微米到90納米的鈣鈦礦LED。2022年，研究團隊首次在國際上展示了超穩(wěn)定的鈣鈦礦LED﹔2024年，研究團隊又將鈣鈦礦LED的亮度提高到創(chuàng)紀錄的116萬尼特﹔今年，研究團隊在微型化方面又實現(xiàn)了新突破。

　　研究人員表示，傳統(tǒng)微米LED在尺寸低於10微米時效率就已經(jīng)顯著下降，而微米和納米鈣鈦礦LED，大約在180納米的極小尺寸才開始顯現(xiàn)降尺寸效應(yīng)，展現(xiàn)出顯著的優(yōu)勢。

　　據(jù)了解，這一成果要在實用顯示器件上進行應(yīng)用，還要由可編程電路來驅(qū)動LED陣列傳達信息，需要與產(chǎn)業(yè)界進一步合作。

　　《 人民日報 》（ 2025年04月16日 12 版）

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