'S werelds kleinste LED's van een nieuwe halfgeleider
Downscaling, het proces van het maken van elementaire apparaten kleiner in grootte, vormt de kern van vele technologische doorbraken in computergebruik, informatieverscherming en interacties tussen mens en machine. Het verlagen van transistoren heeft bijvoorbeeld de snelheid van computers versneld na de wet van de Moore.
Evenzo leidde de dalende LED's op basis van III-V halfgeleiders tot de uitvinding van micro-GEID's, die worden beschouwd als een ‘ultieme technologie voor displays. Micro-REDS zijn echter erg duur om te maken, omdat ze kostbare processen vereisen waarbij epitaxiale kristalgroei en massaoverdracht betrokken zijn. Belangrijk is dat ze ernstige efficiëntieverliezen vertonen wanneer de pixelgroottes verminderen tot ~ 10 micron of lager, waardoor hun potentieel in commerciële toepassingen wordt belemmerd.
Onlangs hebben onderzoekers van Zhejiang University en hun medewerkers van de Universiteit van Cambridge aangetoond dat het mogelijk is om extreem kleine LED's te maken op basis van perovskiet -halfgeleiders, met een nieuwe grootte limiet die niet eerder werd bereikt met conventionele LED's. Ze creëerden micro- en nano-perovskiet-LED's (micro/nano-platen) met karakteristieke pixellengtes van honderden micron tot 90 nanometer. Voor hun groene en bijna-infraroodpeleds worden hoge externe kwantumefficiënties van ~ 20% gehandhaafd over een breed bereik van pixellengtes (650 tot 3,5 micron). In tegenstelling tot de conventionele micro-GEIDS gebaseerd op III-V halfgeleiders, vertonen de micro/nano-gevechten minimale prestatievermindering bij downsizing. De nano-geplogen met pixellengtes van 90 nanometer zijn de kleinste LED's ter wereld, waardoor een recordhoogte pixeldichtheid van 127.000 pixels per inch (PPI) tussen alle klassen van LED-arrays mogelijk is.
Het gerelateerde onderzoekspaper getiteld "Downscaling Micro- en Nano-Perovskite LED's" werd onlangs gepubliceerd in Nature (Lian et al, Nature (2025), https://doi.org/10.1038/S41586-025-08685-W). De overeenkomstige auteurs van het artikel zijn Prof. Di Dawei en Prof. Zhao Baodan van Zhejiang University. De eerste auteurs van de krant, Lian Yaxiao, Wang Yaxin, Yuan Yucai en Ren Zhixiang, zijn promovendi van de Zhejiang University. Hun medewerkers zijn Prof. Samuel Stranks en Dr. Kangyu Ji van de Universiteit van Cambridge.
Figuur 1: Fabricageprocessen van micro- en nano-platen. Bron: Natuur (2025).
"Elektronische apparaten kleiner maken is een eeuwige achtervolging voor wetenschappers en ingenieurs", zei prof. Di Dawei, adjunct -directeur van het International Research Center for Advanced Photonics van Zhejiang University. “Perovskite-LED's zijn een opkomende technologie voor tentoonstellings- en verlichtingstoepassingen. Enkele jaren geleden dachten we dat het een goed idee was om Perovskite LED's kleiner te maken, vergelijkbaar met wat er is gedaan voor micro-gids en micro-oleds. In 2021 hebben we het concept van‘ Micro-Perovskite LED's geïntroduceerd (Micro-Pel-scaling). Limieten voor de LED's ”, zei Di.
Figuur 2: Bijna-infrarood micro- en nano-platen. Bron: Natuur (2025).
"Momenteel zijn de meest geavanceerde technologie voor display-toepassingen micro-GEIDS", zei prof. Zhao Baodan van de Zhejiang University. “Micro-LED's zijn gebaseerd op III-V halfgeleiders. Ze zijn de beste lichtbron voor augmented reality (AR) en Virtual Reality (VR) -toepassingen. De efficiëntie van micro-GODS-GODS daalt echter snel wanneer de pixelgroottes kleiner zijn dan 10 micrometer, die de wenselijke pixelgroottes zijn voor high-end arreskites. halfgeleiders.
Afbeelding 3: Rode en groene micro- en nano-gepofte pixelarrays. Bron: Natuur (2025).