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新型半導體技術造就世界最小LED
2025年03月21日 11:01:14
來源：化工儀器網 點擊量：5303
近日，浙江大學光電科學與工程學院/海寧國際聯合學院狄大衛教授和趙保丹研究員團隊，成功研發出微米和納米鈣鈦礦LED，其降尺寸過程僅造成微弱的性能損耗。其中，最小尺寸僅為90納米的納米鈣鈦礦LED，為迄今為止公開報道的最小LED像素。
半導體作為當代科技的核心組成部分，在電子、通信、醫療、能源等領域發揮著舉足輕重的作用。從普通的家用電器到復雜的計算機系統，幾乎所有的電子設備都依賴于半導體器件。無論是在性能、成本、能效還是尺寸上，半導體技術的進步都在不斷推動著整個科技行業的發展。
近日，浙江大學光電科學與工程學院/海寧國際聯合學院狄大衛教授和趙保丹研究員團隊，成功研發出微米和納米鈣鈦礦LED，其降尺寸過程僅造成微弱的性能損耗。其中，最小尺寸僅為90納米的納米鈣鈦礦LED，為迄今為止公開報道的最小LED像素。相關研究論文發表在《自然》上。
“降尺度”在電子科學中特指縮小基本器件尺寸的過程。隨著信息技術的發展，器件微型化成為科學家追求的目標。狄大衛介紹，目前世界最先進的顯示技術是基于Ⅲ-V族半導體的微型發光二極管，可實現超高清、超高精度的光電顯示。但受限于復雜的工藝技術，微型發光二極管制造成本極高，當像素尺寸減小到約10微米或更小時，效率會急劇下降。
從Ⅲ-V族半導體的微型發光二極管的微型化研究中獲得啟發，狄大衛團隊開始研制用于未來顯示技術的更小的鈣鈦礦LED，于2021年首次提出“微型鈣鈦礦LED”概念，并獲得國家與國際專利。用傳統光刻工藝制造微型鈣鈦礦LED會破壞鈣鈦礦材料，為此，研究團隊設計出一套局域接觸工藝，通過光刻制作的圖案化窗口確保像素區域遠離電極邊緣，能夠制造像素尺寸從數百微米到90納米的鈣鈦礦LED，同時保證了LED的發光效率。
據了解，研究團隊開發的微米和納米鈣鈦礦LED在尺寸減小至約180納米時才開始顯現降尺寸效應，效率降低至最高值的50%。狄大衛表示，團隊已與杭州領摯科技合作，制作了由TFT背板驅動的有源矩陣微米LED微顯示器原型，能夠呈現復雜圖像和視頻。微米和納米鈣鈦礦LED在AR/VR顯示等領域具有巨大應用潛力。
微米和納米鈣鈦礦LED的技術突破，彰顯了我國在電子材料研究領域的實力，為全球電子材料科學技術的發展注入了新的活力。未來，隨著技術的進一步優化與升級，將會在更多領域中發揮其獨特的應用價值。
素材來源：科技日報
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