Дослідники університету Чжецзян, Китай, разом з колегами Кембриджського університету розробили найменші у світі світлодіоди: нано-PeLED на основі перовскітних напівпровідників. Дисплей має пікселі розміром менше ніж 100 нанометрів у поперечнику, що приблизно дорівнює ширині людської волосини.
Дослідники університету Чжецзян, Китай, разом з колегами Кембриджського університету розробили найменші у світі світлодіоди: нано-PeLED на основі перовскітних напівпровідників. Дисплей має пікселі розміром менше ніж 100 нанометрів у поперечнику, що приблизно дорівнює ширині людської волосини.
Ці нано-PeLED мають довжину пікселів всього 90 нанометрів, що дозволяє досягти рекордної щільності пікселів — 127 000 пікселів на дюйм (PPI). Для порівняння, типовий 27-дюймовий ігровий монітор з роздільною здатністю 4K має щільність пікселів лише 163 PPI, пише TechSpot.
«Зменшення розмірів електронних пристроїв — це вічне прагнення вчених та інженерів», — сказав професор Ді Давей, заступник директора Міжнародного дослідницького центру передової фотоніки при Чжецзянському університеті.
Він пояснив, що хоча мікро-світлодіоди на основі напівпровідників III–V вважаються найсучаснішими, їхня ефективність різко падає, коли розмір пікселів падає нижче 10 мікрометрів — обмеження, яке перешкоджало їхньому використанню в дисплеях надвисокої роздільної здатності.
На відміну від звичайних мікросвітлодіодів, нано-PeLED демонструють мінімальне зменшення продуктивності навіть у мікроскопічних масштабах. Така стійкість пояснюється їхнім унікальним складом: галогенідні перовскіти — клас напівпровідників, який більше асоціюється з сонячними елементами.
Однак створення нано-PeLED не було простим завданням. Перовскітні матеріали, як відомо, крихкі та сприйнятливі до пошкоджень під час звичайних процесів фотолітографії, які використовуються для створення візерунків на світлодіодних дисплеях. Щоб подолати це, дослідницька група розробила новий метод виготовлення, який передбачає використання вікон з літографічним малюнком в ізоляційному шарі. Ця техніка захищає делікатний перовскітовий матеріал, зберігаючи високу якість зображення.
«Звичайні фотолітографічні процеси не підходять для прямого формування перовскітних шарів — це може пошкодити матеріали», — говорить один із дослідників Ліан Ясяо. «Цю проблему вирішує наша локалізована контактна схема виготовлення».
Команда продемонструвала, що їхні зелені та ближньо-інфрачервоні нано-PeLED підтримують зовнішню квантову ефективність близько 20 відсотків при розмірах пікселів від декількох сотень мікрон до всього лише 3,5 мікрона.
Навіть при екстремальній мініатюризації — приблизно 180 нанометрів — падіння ефективності було значно меншим, ніж у традиційних мікросвітлодіодів. Це свідчить про те, що нано-PeLED можуть перевершити мікросвітлодіоди на напівпровідниковій основі III–V класів у застосунках, що потребують надмалих пікселів.
Хоча nano-PeLED пропонують величезні перспективи для дисплеїв з високою роздільною здатністю, практична реалізація вимагає інтеграції з програмованими схемами, здатними до динамічної доставки вмісту. З цією метою Університет Чжецзяна співпрацює з компанією LinkZill, що спеціалізується на технології тонкоплівкових транзисторів (TFT).
Разом вони розробили прототип мікро-PeLED-дисплея з активною матрицею, що керується задньою платою TFT. Цей прототип має вирішальне значення для комерціалізації технології нано-PeLED і розкриття її потенціалу для відтворення складних зображень і відео.
Оскільки дослідники продовжують удосконалювати цю технологію, її потенціал застосування швидко розширюється. Надвисока роздільна здатність, яку забезпечують нано-PeLED, може змінити стандарти відображення в різних галузях — від ігор і доповненої реальності до медичного зображення.
