浙江大學(xué)的一項突破性研究成果近日引起了廣泛關(guān)注。該校的一支研究團(tuán)隊成功研發(fā)出微米和納米級別的鈣鈦礦LED，這一成就標(biāo)志著LED技術(shù)達(dá)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(fā)表，題為“Downscaling micro- and nano-perovskite LEDs”，詳細(xì)闡述了這一創(chuàng)新技術(shù)的實現(xiàn)過程及其潛在應(yīng)用。浙江大學(xué)作為這一領(lǐng)域的前沿探索者，再次展示了其在光電科學(xué)領(lǐng)域的卓越實力。

在電子科學(xué)領(lǐng)域，“降尺度”是一個至關(guān)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(lǐng)著計算機(jī)科學(xué)、信息顯示和人機(jī)交互等領(lǐng)域的技術(shù)革命，還為未來顯示技術(shù)的發(fā)展奠定了堅實基礎(chǔ)。Micro LED作為一種“降尺度”的LED技術(shù)，通過縮小LED尺寸，實現(xiàn)了超高清、超高精度的光電顯示。

據(jù)浙江大學(xué)光電科學(xué)與工程學(xué)院狄大衛(wèi)教授介紹，目前世界上最先進(jìn)的顯示技術(shù)是基于III-V族半導(dǎo)體的Micro LED，被譽為顯示器的“終極技術(shù)”。然而，鈣鈦礦LED作為一種新型光源，在色彩純度和色域?qū)挾壬暇哂酗@著優(yōu)勢，為顯示技術(shù)的未來發(fā)展提供了新的可能。

狄大衛(wèi)團(tuán)隊從三五族半導(dǎo)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(jīng)過初步嘗試和探索，團(tuán)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(wèi)指出，傳統(tǒng)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(shù)。為了克服這一難題，團(tuán)隊設(shè)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(qū)域遠(yuǎn)離電極邊緣，從而有效保證了LED的發(fā)光效率。

這一創(chuàng)新工藝使團(tuán)隊成功制造出了像素尺寸從數(shù)百微米到90納米的鈣鈦礦LED。研究數(shù)據(jù)顯示，對于綠色和近紅外鈣鈦礦LED而言，當(dāng)像素尺寸在數(shù)百微米到3.5微米范圍內(nèi)時，外量子效率均保持在20%左右。這一性能表現(xiàn)不僅超越了傳統(tǒng)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(shù)的發(fā)展提供了更為廣闊的空間。

研究團(tuán)隊開發(fā)的micro和nano-PeLED相較于基于III-V族半導(dǎo)體的Micro LED具有顯著優(yōu)勢。在極小尺寸（約180納米）下才開始顯現(xiàn)降尺寸效應(yīng)，此時的效率降低至最高值的50%。而傳統(tǒng)Micro LED在尺寸低于10微米時效率就已經(jīng)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(shù)的革新提供了有力支持。

狄大衛(wèi)教授表示，論文中所展示的nano-PeLED最小可達(dá)到90納米，是迄今為止報道的最小LED像素。基于此成果，團(tuán)隊創(chuàng)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(jì)錄。

為了推動這一技術(shù)的實際應(yīng)用，團(tuán)隊與杭州領(lǐng)摯科技攜手制作了由TFT背板驅(qū)動的有源矩陣micro-PeLED微顯示器原型。該原型能夠呈現(xiàn)復(fù)雜的圖像和視頻，為鈣鈦礦LED技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用奠定了堅實基礎(chǔ)。目前，團(tuán)隊正在積極推動這一技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用。