Nanoskaliga perovskite-lysdioder slår rekord i storlek och effektivitet för nästa generations bildskärmar

Forskare från Zhejiang University och University of Cambridge har presenterat nanoskaliga perovskit-lysdioder som bara mäter 90 nanometer i diameter. Dessa lysdioder slår det tidigare rekordet för miniatyrisering av lysdioder samtidigt som de fortfarande har hög effektivitet.

Till skillnad från traditionella mikro-LEDs baserade på III-V halvledare, som tenderar att förlora mycket effektivitet under 10 mikrometer, bibehåller dessa perovskit-LEDs cirka 20 procent extern kvanteffektivitet över ett brett spektrum av pixelstorlekar (från 650 ner till 3,5 mikrometer). Denna bedrift kan potentiellt revolutionera högupplöst displayteknik, särskilt för avancerade AR/VR-system.

Dessa nya nano-PeLEDs har häpnadsväckande 127.000 pixlar per tum (PPI) - den högsta pixeltätheten som hittills rapporterats i någon LED-array. Standard LED-teknik drabbas vanligtvis av en brant minskning av effektiviteten när den krymps till de mindre dimensioner som krävs för nästa generations displayer.

Professor Zhao Baodan från Zhejiang University understryker betydelsen av denna prestation och säger: "För närvarande är mikro-LED den mest avancerade tekniken för displayapplikationer. De är den bästa ljuskällan för AR- (augmented reality) och VR-applikationer (virtual reality). Mikro-LED:ernas effektivitet sjunker dock snabbt när pixelstorlekarna är mindre än 10 mikrometer, vilket är de önskvärda pixelstorlekarna för avancerade AR/VR-applikationer med ultrahög upplösning."

Teamet tog fram en innovativ tillverkningsteknik för att övervinna de vanliga utmaningarna med att arbeta med perovskitmaterial. Doktoranden Lian Yaxiao, som är huvudförfattare till artikeln, konstaterar: "Konventionella fotolitografiska processer är inte lämpliga för direkt mönstring av perovskitskikten - det skulle skada perovskitmaterialen så att vi måste mönstra de andra funktionella skikten istället."

Deras metod bygger på en lokal kontakttillverkningsuppsättning som använder litografiskt skapade fönster i ett isolerande skikt. Denna design håller aktiva pixlar borta från elektrodkanterna, vilket minskar de icke-strålande förluster som normalt underminerar LED-effektiviteten.

Utanför laboratoriet har forskarna redan tagit steg mot praktiska tillämpningar. I samarbete med Hangzhou-baserade LinkZill, ett företag som specialiserar sig på TFT-teknik (tunnfilmstransistorer), har de utvecklat en prototyp av en mikro-PeLED-display med aktiv matris som drivs av ett TFT-bakplan. Denna display, som kan visa detaljerade bilder och videoklipp, tar dessa banbrytande lysdioder ett steg närmare kommersiell användning.