我国学者在单晶微显示器件研究领域取得新进展

　　在国家自然科学基金项目（批准号：T2425026）等资助下，中国科学院理化技术研究所吴雨辰研究员、中国科学技术大学凤建岗教授、吉林大学邱宇辰副教授合作，开发了一种基于远程外延生长的单晶薄膜技术，用于构筑超高分辨单晶Micro-LED微显示器件。相关研究成果以“Remote epitaxial crystalline perovskites for ultrahigh-resolution micro-LED displays”为题，于2025年1月15日发表在《自然·纳米技术》（Nature Nanotechnology）杂志上（论文链接：https://www.nature.com/articles/s41565-024-01841-9）。

　　Micro-LED因其高分辨率和高亮度的优势，被认为是下一代显示技术的核心基础，在光通信、AR/VR和可穿戴设备等领域中具有重要应用。然而，传统的III-V族半导体材料虽然具备高亮度和高稳定性，但其在像素尺寸小于30 μm时效率显著下降。此外，大量像素转移过程中的效率低和良品率不足，限制了III-V族材料在Micro-LED领域的发展。相比之下，钙钛矿材料因其长载流子扩散长度和高发光效率，成为潜在的Micro-LED候选材料，其薄膜器件的电致发光效率已达到28.9%。但传统的多晶材料存在表面稳定性较差、发光不均匀及载流子输运效率低等缺陷，使其在Micro-LED应用中受限。

　　研究团队提出利用远程外延单晶薄膜制备Micro-LED器件，展现出以下优势：（1）亚微米厚度：单晶薄膜的厚度控制在亚微米范围，显著提高了辐射复合效率；（2）大面积连续性：大面积的单晶薄膜确保了载流子的高效注入，从而提升器件性能；（3）光学平整度：单晶薄膜具有优异的表面光学平整度，保证了器件的均匀发光特性；（4）高效转移：由于远程外延薄膜与衬底之间主要通过范德华作用力结合，这种较弱的结合力使单晶薄膜能够高效转移，满足微显示器件的制备需求。依托单晶薄膜的出色性能，研究团队利用光刻技术直接在薄膜表面制作微显示像素，使Micro-LED像素分辨率达到4 μm。随后，通过将单晶薄膜与显示背板集成，并利用薄膜晶体管实现每个像素的独立控制，成功构筑了超高分辨率的微显示器件。该研究不仅突破了传统材料的技术瓶颈，还为单晶材料在超高分辨微显示领域的应用开辟了新方向。