近日，浙江大學宣布，該校研究團隊成功研發出微米和納米鈣鈦礦 LED，并達到了傳統 LED 難以觸及的 ——90nm 尺寸新極限，同時降尺度過程僅造成微弱的性能損耗。

相關研究成果已以“Downscaling micro- and nano-perovskite LEDs”為題發表在《自然》上（DOI:10.1038/s41586-025-08685-w）。

▲ 圖源：浙江大學

“降尺度”在電子科學中特指縮小基本器件尺寸的過程，引領著計算機科學、信息顯示和人機交互等領域的技術革命。Micro LED 就是一種“降尺度”的 LED，通過縮小 LED 的尺寸，可實現超高清、超高精度的光電顯示。

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介紹稱，“目前世界最先進的顯示技術是基于 III-V 族半導體的 Micro LED，被認為是顯示器的‘終極技術’。”

鈣鈦礦 LED 是一種可應用于顯示、照明和通訊等領域的新型光源，在色彩純度、色域寬度上有極大的優勢。幾年前，從三五族半導體 Micro LED 的微型化研究中得到啟發，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。

初步嘗試后，團隊于 2021 年首次提出了“微型鈣鈦礦 LED（micro-PeLED）”的概念，后續獲得了國家與國際專利。

“對鈣鈦礦 LED 進行微型化并不能沿用 Micro LED 技術。而且，傳統的光刻工藝會破壞鈣鈦礦材料。”狄大衛說，“制造微型鈣鈦礦 LED 最簡單的方法是對頂部和底部的電極接觸進行圖案化，用電極重疊的區域定義發光像素區域，但是這種方法會使像素邊界處的鈣鈦礦材料暴露在電極邊緣，容易產生非輻射能量損耗，進而使 LED 效率降低。”

“我們設計了一套局域接觸工藝，其能夠在附加絕緣層中引入由光刻制作的圖案化窗口，以確保像素區域遠離電極邊緣。”連亞霄介紹。

圖：Micro / nano-PeLED 與其他 LED 技術的比較

這一工藝有效保證了 LED 的發光效率，使團隊能夠制造像素尺寸從數百微米到 90 納米的鈣鈦礦 LED。趙保丹說：“對于綠色和近紅外鈣鈦礦 LED 而言，當像素尺寸在數百微米到 3.5 微米范圍時，外量子效率均保持在 20% 左右。”

研究團隊開發的 micro 和 nano-PeLED 相較于基于 III-V 族半導體的 Micro LED 具有優勢，大約在 180 納米的極小尺寸才開始顯現降尺寸效應，此時的效率降低至最高值的 50%。而傳統 Micro LED 在尺寸低于 10 微米時效率就已經顯著下降。

狄大衛說：“論文中所展示的 nano-PeLED 最小可達到 90 納米，是迄今為止報道的最小 LED 像素。”基于此，團隊創建的具有 127000 PPI 超高分辨率的 LED 像素陣列也摘得所有類型 LED 陣列最高分辨率的紀錄。

圖：有源矩陣 micro-PeLED 微顯示器呈現的圖像

據介紹，團隊與杭州領摯科技攜手制作了由 TFT 背板驅動的有源矩陣 micro-PeLED 微顯示器原型，能夠呈現復雜的圖像和視頻，目前正在積極推動技術應用。

來源：IT之家

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