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干貨滿滿！“電子顯微鏡技術(shù)助力新能源多領(lǐng)域突破：鋰電、綠氫與光伏的前沿探索”線上會議來啦
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新型半導(dǎo)體技術(shù)造就世界最小LED
2025年03月21日 11:01:14
來源：化工儀器網(wǎng) 點(diǎn)擊量：4810
近日，浙江大學(xué)光電科學(xué)與工程學(xué)院/海寧國際聯(lián)合學(xué)院狄大衛(wèi)教授和趙保丹研究員團(tuán)隊(duì)，成功研發(fā)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(bào)道的最小LED像素。
半導(dǎo)體作為當(dāng)代科技的核心組成部分，在電子、通信、醫(yī)療、能源等領(lǐng)域發(fā)揮著舉足輕重的作用。從普通的家用電器到復(fù)雜的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，幾乎所有的電子設(shè)備都依賴于半導(dǎo)體器件。無論是在性能、成本、能效還是尺寸上，半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步都在不斷推動著整個(gè)科技行業(yè)的發(fā)展。
近日，浙江大學(xué)光電科學(xué)與工程學(xué)院/海寧國際聯(lián)合學(xué)院狄大衛(wèi)教授和趙保丹研究員團(tuán)隊(duì)，成功研發(fā)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(bào)道的最小LED像素。相關(guān)研究論文發(fā)表在《自然》上。
“降尺度”在電子科學(xué)中特指縮小基本器件尺寸的過程。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，器件微型化成為科學(xué)家追求的目標(biāo)。狄大衛(wèi)介紹，目前世界最先進(jìn)的顯示技術(shù)是基于Ⅲ-V族半導(dǎo)體的微型發(fā)光二極管，可實(shí)現(xiàn)超高清、超高精度的光電顯示。但受限于復(fù)雜的工藝技術(shù)，微型發(fā)光二極管制造成本極高，當(dāng)像素尺寸減小到約10微米或更小時(shí)，效率會急劇下降。
從Ⅲ-V族半導(dǎo)體的微型發(fā)光二極管的微型化研究中獲得啟發(fā)，狄大衛(wèi)團(tuán)隊(duì)開始研制用于未來顯示技術(shù)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(tǒng)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(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)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(qū)域遠(yuǎn)離電極邊緣，能夠制造像素尺寸從數(shù)百微米到90納米的鈣鈦礦LED，同時(shí)保證了LED的發(fā)光效率。
據(jù)了解，研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)的微米和納米鈣鈦礦LED在尺寸減小至約180納米時(shí)才開始顯現(xiàn)降尺寸效應(yīng)，效率降低至最高值的50%。狄大衛(wèi)表示，團(tuán)隊(duì)已與杭州領(lǐng)摯科技合作，制作了由TFT背板驅(qū)動的有源矩陣微米LED微顯示器原型，能夠呈現(xiàn)復(fù)雜圖像和視頻。微米和納米鈣鈦礦LED在AR/VR顯示等領(lǐng)域具有巨大應(yīng)用潛力。
微米和納米鈣鈦礦LED的技術(shù)突破，彰顯了我國在電子材料研究領(lǐng)域的實(shí)力，為全球電子材料科學(xué)技術(shù)的發(fā)展注入了新的活力。未來，隨著技術(shù)的進(jìn)一步優(yōu)化與升級，將會在更多領(lǐng)域中發(fā)揮其獨(dú)特的應(yīng)用價(jià)值。
素材來源：科技日報(bào)
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