科学家克服纳米级 OLED 问题，推出世界上最小的 300nm² 发光像素

来源：环球网 来自德国维尔茨堡朱利叶斯马克西米利安大学的物理学家团队最近实现了一项重大技术突破，成功开发出迄今为止世界上最小的发光像素。这一成果为未来智能眼镜、增强现实（AR）和虚拟现实（VR）领域的超紧凑显示技术的发展开辟了新途径。相关研究成果于当地时间10月22日发表在国际权威期刊《科学进展》上。据了解，该研究小组由 Jens Pflaum 教授和 Bart Hecht 教授共同领导。研究团队创新性地利用“光学天线”技术，在小至300纳米×300纳米（~300 nm²）的区域中创建可独立寻址的亚波长有机发光二极管（OLED）像素。实验数据表明，这种纳米级像素的外量子效率（EQE）为1%，最大亮度高达每平方米 3,000 坎德拉 (cd/m²)。它还具有超越视频速度的快速响应能力，其性能可与传统像素相媲美。 “通过完成光放大和发射，我们通过特殊的金属接触结构实现了电流向OLED的有效注入，最终在非常小的区域内实现了与传统像素相当的亮度水平，”赫克特教授解释道。就尺寸而言，一纳米相当于百万分之一毫米。这意味着，当应用于显示设备时，这些纳米像素理论上可​​以将 1920 x 1080 分辨率的显示器压缩到仅 1 平方毫米的面积。此功能允许屏幕组件小型化。未来，通过将AR和VR设备嵌入狭窄的空间（例如智能眼镜的镜腿）并将图像投影到镜片上，预计将有助于减轻AR和VR设备的重量。 OLED技术本身具有重要的优势。其结构式由夹在两层电极之间的多层超薄有机材料组成。当电流通过时，电子与空穴结合并激发有机分子，发射光子。每个像素都可以独立照明，无需额外的背光，从而产生更深的黑色和更多的活力。它们不仅可以提供鲜艳的色彩，还可以节省电量，这对于依赖电池供电的便携式显示设备非常重要。然而，将 OLED 像素缩小到纳米级别长期以来一直面临着物理挑战。 Pflaum教授指出，它减少了直接切换传统OLED结构产生的类似于“缩小避雷针”的问题，即电流集中在天线的角落，并产生电场分布不均匀。此次使用的黄金天线具有长方体结构，边长约为300×300×50纳米。非均匀电场导致金原子移动并穿透发射层，形成称为“细丝”的微结构，最终导致像素短路并损坏。为了解决这一关键问题，研究团队进行了结构创新，在新设计中引入了专门开发的绝缘层，在天线中心仅留下一个直径200纳米的圆形开口。这种设计可以有效阻挡边缘和拐角处的电流注入，保证电流分布均匀，从而实现发光纳米二极管的稳定性。耐用运行。 “在这种优化的结构下，我们开发的第一批纳米像素能够在室温环境下稳定运行长达两周，”赫克特教授说。目前，这种纳米像素的光电转换效率约为1%。团队决定了下一步的研究方向。它是关于继续提高像素效率并扩大红色范围，绿色和蓝色 (RGB) 颜色。赫克特教授表示，如果这些改进目标得以实现，“‘维尔茨堡制造’的新一代超紧凑显示技术将很快能够从实验室走向实际应用。”从应用角度来看，该技术有望推动显示设备向“超小型化”和“隐形嵌入”方向发展。未来，有可能让超小型屏幕和投影仪几乎不留痕迹地集成到各种便携式设备中。除了智能眼镜镜框外，还有望应用于隐形眼镜等更先进的支架，为可穿戴电子设备的创新发展注入新动力。
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