我国科技新突破:最小尺寸降至90纳米,领域发展迈上新台阶

admin142025-03-21 14:38:43

标题:浙江大学科研团队突破LED降尺度极限,助力显示技术革新

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在电子科学的领域中,“降尺度”(Downscaling)是一项至关重要的技术,它指的是缩小基本电子器件尺寸的过程,这一技术革命性的进展正推动着计算机科学、信息显示以及人机交互等多个领域的发展。科学家们对实现更微小器件的追求从未停歇。

【最新突破】 据浙江大学新闻网最新报道,浙江大学光电科学与工程学院/海宁国际联合学院的狄大卫教授和赵保丹研究员带领的团队,在微米和纳米钙钛矿LED(micro-PeLED和nano-PeLED)的研究上取得了重大突破。他们成功研发出的LED器件尺寸达到了90纳米,这一成就超越了传统LED所能达到的极限,同时降尺度过程仅导致了微小的性能损耗。

【研究成果发表】 这一创新性的研究成果,以《Downscaling micro- and nano-perovskite LEDs》为题,已于北京时间3月20日发表在《自然》杂志上。论文的第一作者包括浙江大学光电科学与工程学院的博士生连亚霄、王亚馨、袁瑜才和任智翔,狄大卫和赵保丹担任论文的通讯作者,浙江大学为唯一的通讯单位。

【降尺度技术的艺术】 随着信息技术的快速发展,集成电路上的晶体管数量大约每两年翻一番,性能也随之提升,这带来了电子设备运行速度的显著提升和制造成本的降低。从早期的计算机需要占据多个房间,到如今集众多功能于一身的小巧手机,再到从单色LED到色彩丰富、色域宽广的屏幕,以及AR、VR眼镜的普及,器件的微型化已成为科学家们不懈追求的目标。

【钙钛矿LED的微型化】 狄大卫教授介绍,目前世界上最先进的显示技术是基于III-V族半导体的micro-LED,被誉为显示器的“终极技术”。micro-LED通过缩小尺寸,能够实现超高清、超高精度的光电显示。然而,micro-LED的制造成本极高,且当像素尺寸减小到约10微米或更小时,其效率会急剧下降,这限制了其在高端AR/VR应用中的大规模商业应用。

【创新工艺】 为了克服这些挑战,狄大卫团队开始研制用于未来显示技术的更小尺寸的钙钛矿LED。他们设计了一套局域接触工艺,能够在附加绝缘层中引入由光刻制作的图案化窗口,确保像素区域远离电极边缘,从而有效保证了LED的发光效率。

【技术优势与应用前景】 与基于III-V族半导体的micro-LED相比,micro和nano-PeLED在180纳米的极小尺寸才开始显现降尺寸效应,此时效率降低至最高值的50%。而nano-PeLED最小可达到90纳米,是目前报道的最小LED像素。这一突破使得团队创建的具有127000 PPI超高分辨率的LED像素阵列,成为所有类型LED阵列中分辨率最高的。

【团队愿景】 狄大卫教授表示,探索极限、做领域中最难而正确的事是团队所有人的目标,这凝聚了整个团队的力量。赵保丹教授也强调,这篇论文集合了所有主要作者所掌握的关键技术,每个人都贡献了自己的智慧和努力。

【走向实际应用】 虽然探索LED降尺寸性能的极限起源于团队的好奇心,但要进一步激发生产力,还需要将实验室的发现发明转化为实际应用。为此,团队与杭州领挚科技合作,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,并正在积极推动技术应用。

结语: micro和nano-PeLED作为下一代光源技术,在AR/VR显示以及其他领域展现出巨大的潜力。浙江大学科研团队的这一突破,无疑为显示技术的未来带来了新的希望。