浙江大学团队在钙钛矿 LED 研究取得重大突破

近日，浙江大学狄大卫教授与赵保丹教授携手带领的科研团队，在顶尖学术期刊《Nature》上发表了题为 “Downscaling micro- and nano-perovskite LEDs” 的重要论文，在 LED 研究领域激起千层浪。​
该团队成功研制出微米和纳米钙钛矿 LED（即 micro - 和 nano-PeLED），其像素尺寸跨度极大，从数百微米一直缩小至 90 纳米，堪称目前公开报道中尺寸最小的 LED 像素。不仅如此，团队还构建出像素阵列，其像素密度高达 127,000PPI，一举刷新了所有类型 LED 阵列的分辨率纪录，达到超高分辨率水平。论文指出，当下基于 III-V 族半导体的 Micro-LED 面临诸多挑战，一方面制造成本居高不下，另一方面当像素尺寸减小到约 10 微米甚至更小时，其效率会出现急剧下滑。与之形成鲜明对比的是，钙钛矿 LED（PeLEDs）凭借较低的加工成本，展现出颇为优异的性能。自 2014 年卤化物钙钛矿实现室温电致发光（EL）演示以来，相关器件的性能便不断取得实质性突破，如今其外量子效率（EQEs）已达 20 - 30%，工作寿命也逐步接近有机 LED。​

在技术创新方面，该团队开创性地提出了一种局域接触工艺。通过在附加的绝缘层中引入光刻制作的图案化窗口，确保像素区域与电极边缘保持一定距离。这一创新举措意义重大，有效避免了钙钛矿材料因暴露在电极边缘，而引发的非辐射能量损耗问题，从而降低了 LED 效率。基于此策略，团队成功制造出绿色和近红外钙钛矿 LED。实验数据显示，降尺寸效应在像素尺寸缩小至约 180 纳米的极小尺度时才开始有所体现，此时 nano-PeLED 的效率降至最高值的 50%。这一成果充分表明，在超小尺寸范围内，micro 和 nano-PeLED 相较基于 III-V 族半导体的 Micro-LED，在效率方面具备显著优势，后者在尺寸低于 10 微米时效率便会大幅下降。​

尤为引人注目的是，该团队成功研发出当前尺寸最小的 LED 器件，像素密度高达 127,000 PPI，在 LED 阵列分辨率方面独占鳌头。此外，团队依托商业薄膜晶体管（TFT）阵列，成功开发出原型主动矩阵 micro-PeLED 显示器，有力地验证了 micro - 和 nano-PeLED 在高分辨率显示领域的巨大应用潜力。通过对器件稳定性的测试以及对原型主动矩阵微型 PeLED 显示器的研究，进一步为其未来的实际应用奠定了坚实基础。浙江大学团队的这一研究成果，有望为 LED 技术的发展开辟新的道路，推动相关产业迈向新的发展阶段。​