近日，浙江大学光电科学与工程学院/海宁国际联合学院的狄大卫教授和赵保丹研究员团队利用新型半导体技术，成功研制出了微米和纳米钙钛矿 LED。这种 LED 达到了 90 纳米的像素尺寸新极限，而这是传统 LED 难以达到的。目前已知的 LED 中，它的像素尺寸是最小的。相关研究成果在近日被发表于学术期刊《自然》上。
据介绍，LED 的核心是半导体发光材料，它是一种二极管元件。在外加电场的作用下，半导体能够产生额外的正负电荷，并且这些电荷会产生光子，这就是“电致发光”。通俗来讲，电致发光就是一种以半导体作为媒介的过程，这个过程能够直接将电能转化为光能，而这也正是 LED 的核心工作机制。狄大卫表示，不同的半导体材料有着不同的发光波长。基于此，就能够制作出各种颜色的 LED。
LED 商业化应用较为普遍。传统无机 LED 的应用场景包含室内外照明，还有车灯以及交通指示灯等，同时也用于户外广告大屏等方面；有机 LED（OLED）的主要应用场景涵盖手机，还有高清电视、电脑屏幕以及智能手表等显示设备。另外，最近兴起了 micro—LED，它是由传统无机 LED 发展而来的。这种 micro—LED 主要用于头戴式虚拟现实（VR）技术以及增强现实（AR）技术等。
赵保丹称，将 LED 的尺寸缩小，便能达成超高清且超高精度的光电显示。然而，由于受到复杂工艺技术的限制，微米 LED 的制造成本处于非常高的水平。更为关键的是，一旦像素尺寸降低至约 10 微米或者更小，微米 LED 的效率就会快速下降，而这恰恰是超高分辨率的高端 AR/VR 应用所必需的像素尺寸。因为这个原因，价格比较昂贵并且发光效率较低，这就限制了它在大规模商业应用方面的可能性。
浙江大学团队在 2021 年首次提出了“微型钙钛矿 LED”的概念。之后，他们通过一系列材料和工艺的创新，成功地保证了 LED 的发光效率。基于此，他们能够制造出像素尺寸从数百微米到 90 纳米的钙钛矿 LED。2022 年，研究团队在国际上首次展示了超稳定的钙钛矿 LED。2024 年，研究团队把钙钛矿 LED 的亮度提升到了创纪录的 116 万尼特。今年，研究团队在微型化方面取得了新的突破。
研究人员称，传统微米 LED 若尺寸低于 10 微米，其效率会显著下降。而微米和纳米钙钛矿 LED 呢，大约在 180 纳米这样极小的尺寸时才开始显现出降尺寸效应，并且展现出了显著的优势。
这一成果需要在实用显示器件上应用，并且需要由可编程电路来驱动 LED 阵列以传达信息，同时还需要与产业界进一步合作。
《 人民日报 》（ 2025年04月16日 12 版）
