Стремление к миниатюризации — двигатель технологического прогресса. От уменьшения транзисторов для роста мощности процессоров до микроскопических светодиодов (micro-LED) в дисплеях — каждый шаг вперёд открывает новые возможности. Теперь исследователи из Чжэцзянского университета и Кембриджа совершили очередной прорыв, представив нанодиоды на основе перовскита (nano-PeLED) — самые компактные светодиоды в мире.
Рекордная плотность пикселей на экране
Новые nano-PeLED имеют размер пикселя всего 90 нанометров, что обеспечивает беспрецедентную плотность — 127 000 точек на дюйм (PPI). Для сравнения: у 27-дюймового 4K-монитора этот показатель составляет лишь 163 PPI.
«Уменьшение электронных устройств — вечная цель науки и инженерии», — отмечает профессор Ди Давэй, заместитель директора Международного исследовательского центра передовой фотоники Чжэцзянского университета.
Он пояснил, что современные micro-LED на основе полупроводников III-V группы теряют эффективность при размерах пикселей меньше 10 микрометров, что ограничивает их применение в сверхчётких дисплеях. В отличие от них, перовскитные нанодиоды сохраняют высокую производительность даже на микроуровне.
Почему перовскит?
Ключевое преимущество nano-PeLED — использование галогенидных перовскитов, полупроводниковых материалов, известных своей эффективностью в солнечных батареях.
«Это совершенно новый класс полупроводников», — подчеркивает профессор Чжао Баодан из Чжэцзянского университета.
Однако создание таких светодиодов оказалось непростой задачей: перовскиты крайне хрупки и повреждаются при стандартных методах фотолитографии. Учёные разработали инновационный метод производства, защищающий материал с помощью изолирующего слоя с литографическими окнами.
«Традиционные процессы фотолитографии разрушают перовскит, но наш метод решает эту проблему», — пояснил Лянь Ясяо, ведущий автор исследования, опубликованного в журнале Nature.
Эффективность и перспективы
Эксперименты показали, что зелёные и инфракрасные nano-PeLED сохраняют КПД около 20% даже при размере пикселя 3,5 микрона. А при рекордной миниатюризации (180 нм) падение эффективности оказалось значительно меньше, чем у классических micro-LED.
Для коммерциализации технологии учёные совместно с компанией LinkZill (разработчик TFT-матриц) создали прототип активной матрицы на micro-PeLED, управляемой тонкоплёночными транзисторами. Это важный шаг к созданию дисплеев для видео и сложной графики.
Nano-PeLED открывают новые горизонты для VR-очков, медицинских дисплеев и компактной электроники, где важна сверхвысокая детализация. Исследователи уверены: дальнейшее развитие технологии изменит стандарты визуализации во множестве отраслей.
Описание разработки опубликовано в журнале Nature.
