新しい半導体からの世界最小LED

ダウンスケーリングは、基本デバイスをサイズが小さくするプロセスであり、コンピューティング、情報表示、およびヒューマンマシンの相互作用における多くの技術的ブレークスルーの中心にあります。たとえば、トランジスタのダウンスケーリングは、ムーアの法則に従ってコンピューターの速度を加速しています。

同様に、III-V半導体に基づくLEDのダウンサイジングは、マイクロレッドの発明につながりました。これは、「ディスプレイの究極のテクノロジー」と見なされます。ただし、マイクロレッドは、エピタキシャル結晶の成長と物質移動を含む費用のかかるプロセスが必要なため、非常に高価です。重要なことに、ピクセルサイズが約10ミクロン以下に減少し、商業用途での可能性を妨げると、重度の効率損失を示します。

最近、Z江大学の研究者とケンブリッジ大学の協力者は、ペロブスカイトの半導体に基づいて非常に小さなLEDを作成することが可能であることを示し、従来のLEDで以前に達成されなかった新しいサイズの制限に達しました。彼らは、数百ミクロンから90ナノメートルまでの特徴的なピクセルの長さを備えたマイクロおよびナノペロフスカイトLED（マイクロ/ナノペレッド）を作成しました。緑と近赤外の毛皮の場合、〜20％の高い外部量子効率は、広範囲のピクセル長（650〜3.5ミクロン）にわたって維持されます。 III-V半導体に基づく従来のマイクロLEDとは異なり、マイクロ/ナノペレッドは、ダウンサイジング時に最小のパフォーマンス低下を示します。 90ナノメートルのピクセル長さのナノペレッドは、世界最小のLEDであり、すべてのクラスのLED配列の中で1インチあたり127,000ピクセル（PPI）の記録的なピクセル密度を可能にします。

「ダウンスケーリングマイクロおよびナノペロフスカイトLED」と題された関連する研究論文は、最近Natureで掲載されました（Lian et al、Nature（2025）、https://doi.org/10.1038/S41586-025-08685-W）。論文の対応する著者は、Zhijiang大学のDi Dawei教授とZhao Baodan教授です。論文の最初の著者であるリアン・ヤクシアオ、ワン・ヤクシン、ユアン・ユカイ、レン・ジクシアンは、Zhijiang大学の博士課程の学生です。彼らの協力者には、ケンブリッジ大学のサミュエル・ストランク教授とカンギュ・ジ博士が含まれます。

図1：マイクロペルとナノペレッドの製造プロセス。出典：Nature（2025）。

「電子機器を小さくすることは、科学者とエンジニアにとっては永遠の追求です」と、Zejiang大学の国際研究センターの副局長Di Dawei教授は述べています。 「Perovskite LEDは、ディスプレイおよび照明アプリケーションのための新しいテクノロジーです。数年前、マイクロレッドとマイクロオルドで行われたものと同様に、ペロブスカイトLEDを小さくすることをお勧めします。 LEDの制限」とDiは言いました。

図2：近赤外マイクロとナノペレッド。出典：Nature（2025）。

「現在、ディスプレイアプリケーション向けの最先端の技術はマイクロレッドです」と、Zhejiang大学のZhao Baodan教授は述べています。 「マイクロレッドはIII-V半導体に基づいています。これらは、拡張現実（AR）および仮想現実（VR）アプリケーションに最適な光源です。ただし、マイクロレッドの効率は、ピクセルサイズが10マイクロメートルより少ない場合に急速に低下します。半導体。

図3：赤と緑色のマイクロとナノペルのピクセルアレイ。出典：Nature（2025）。