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近日，廈門大學(xué)電子科學(xué)與技術(shù)學(xué)院半導(dǎo)體照明實(shí)驗(yàn)室在Micro-LED全彩顯示技術(shù)方面取得突破性進(jìn)展。這一成果以“Brightened bicomponent perovskite nanocomposite based on F?rster resonance energy transfer for micro-LED displays”為題發(fā)表在Advanced Materials上。

鈣鈦礦量子點(diǎn)因其在發(fā)光性能的諸多優(yōu)勢(shì)，在Micro-LED全彩顯示領(lǐng)域具有極高的應(yīng)用潛力。然而，鈣鈦礦量子點(diǎn)的短板也很明顯，尤其是紅光的鈣鈦礦量子點(diǎn)，穩(wěn)定性較之綠光鈣鈦礦量子點(diǎn)更差，亮度也更弱。

(資料圖)

針對(duì)當(dāng)前難點(diǎn)，半導(dǎo)體照明實(shí)驗(yàn)室提出了一種全新的策略，利用紅色發(fā)光鈣鈦礦量子點(diǎn)（γ-CsPbI3）包覆綠色鈣鈦礦量子點(diǎn)（CsPbBr3），形成核殼結(jié)構(gòu)，在兩種量子點(diǎn)之間滿足能量轉(zhuǎn)移的條件，γ-CsPbI3將CsPbBr3的發(fā)光完全吸收。

由于CsPbBr3向γ-CsPbI3傳遞能量，因此γ-CsPbI3會(huì)表現(xiàn)出CsPbBr3的激發(fā)特性，可以調(diào)節(jié)該結(jié)構(gòu)的最佳激發(fā)波長(zhǎng)。

該工作中，紅色發(fā)光的雙組分鈣鈦礦量子點(diǎn)最佳激發(fā)波長(zhǎng)逐漸被調(diào)節(jié)至藍(lán)光區(qū)域，在藍(lán)光激發(fā)下，光致發(fā)光強(qiáng)度可以提升3倍以上，且藍(lán)光激發(fā)量子產(chǎn)率接近100%，穩(wěn)定性也得到了顯著提升。

在將紅光量子點(diǎn)最佳激發(fā)波長(zhǎng)調(diào)節(jié)至藍(lán)光區(qū)域后，研究人員將該雙組分量子點(diǎn)應(yīng)用于藍(lán)光Micro-LED色轉(zhuǎn)換層中。借助玻璃微孔陣列作為載體，沉積出的量子點(diǎn)陣列與Micro-LED陣列相對(duì)應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了極佳的色轉(zhuǎn)換性能，顯示色域可達(dá)到135.9%的NTSC標(biāo)準(zhǔn)。

圖2 利用玻璃微孔陣列，雙組分鈣鈦礦量子點(diǎn)應(yīng)用于藍(lán)光Micro-LED色轉(zhuǎn)換層中。

總的來說，這項(xiàng)研究是將非輻射能量傳遞機(jī)制與Micro-LED色轉(zhuǎn)換技術(shù)相結(jié)合，從性能提升、工藝精簡(jiǎn)方面“雙管齊下”，以達(dá)成用更低的成本實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量Micro-LED全彩顯示效果。

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新加坡-麻省理工學(xué)院研究與技術(shù)聯(lián)盟 (SMART) 的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)聲稱已經(jīng)制造出“世界上最小的 LED”，寬度不到1微米，并表示該技術(shù)未來可用于將智能手機(jī)的相機(jī)，具體的形態(tài)為高分辨率顯微鏡。

LED（a、b、c）未來可應(yīng)用于智能手機(jī)等（d、e、f）

將硅LED放在55納米的CMOS中，與其他光電元件一起放到一個(gè)芯片上，可創(chuàng)建一個(gè)“一體式”Micro LED ”。由于微電子 CMOS 工藝的低成本和可擴(kuò)展性，可以在不增加系統(tǒng)復(fù)雜性、成本或外形尺寸的情況下完成。這使該產(chǎn)品能夠應(yīng)用于手機(jī)相機(jī)變成全息顯微鏡。

并且該團(tuán)隊(duì)制造的硅基 LED 非常小，報(bào)告表示比它發(fā)出的光的波長(zhǎng)還小。而它的光強(qiáng)度相當(dāng)于更大的硅 LED，功率足以驅(qū)動(dòng)原型全息顯微鏡。

為了測(cè)試LED如何應(yīng)用在現(xiàn)實(shí)世界，他們將其放置在無透鏡全息顯微鏡中，這種顯微鏡比普通顯微鏡小，價(jià)格更低。研究人員使用一個(gè)光源來照亮樣品，讓光線散射到一個(gè)CMOS數(shù)位圖像傳感器上，形成一個(gè)數(shù)位全息圖，再由計(jì)算機(jī)處理圖像生成。

使用微型 LED 和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，該團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造了微型“全息顯微鏡”

麻省理工學(xué)院電氣工程教授兼合著者 Rajeev Ram 聲稱?！耙?yàn)樗牟ㄩL(zhǎng)在生物組織的最小吸收窗口內(nèi)，再加上它的高強(qiáng)度和納米級(jí)發(fā)射區(qū)域，我們的 LED 可能是生物成像和生物傳感應(yīng)用的理想選擇，包括近場(chǎng)顯微鏡和植入式 CMOS 設(shè)備。

還有, 可以將這種 LED 與片上光電探測(cè)器集成在一起，然后它可以在片上通信、NIR [近紅外] 接近感應(yīng)和光子學(xué)的晶圓測(cè)試中找到進(jìn)一步的應(yīng)用。”