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纳米级OLED突破:科学家开发出全球最小发光像素,仅 300nm² 见方

IT之家2025-10-25 00:00:01774人阅读

IT之家 10 月 24 日消息,德国维尔茨堡尤利乌斯-马克西米利安大学的物理学家成功造出了迄今全球最小的发光像素,为未来智能眼镜和超微型显示技术的发展迈出关键一步。

该团队由延斯・普夫劳姆(Jens Pflaum)和贝特・赫希特(Bert Hecht)教授领导。相关研究成果已于当地时间 10 月 22 日发表于《科学进展》(IT之家附 DOI: 10.1126 / sciadv.adz8579)。


研究人员利用“光学天线”技术,在 300nm×300nm 的面积上成功制造出了可独立寻址的亚波长 OLED 像素,实验获得 1% 的 EQE、3000 cd / m² 的峰值亮度,以及超越视频速率的快速响应时间。

赫希特解释说:“通过一种金属接触结构,使电流可以注入有机发光二极管(OLED),同时放大并发射光,我们在极小的面积上实现了与传统像素相同的亮度。”

像素缩小至纳米级

研究团队指出,1 纳米是 100 万分之一毫米,这意味着如果将这种像素用于显示器或投影仪,1920×1080 分辨率的显示画面理论上可装入仅一平方毫米的面积中。如此微小的显示组件未来有望嵌入眼镜镜腿中,再将图像投射至镜片上,从而开发出轻量化的 AR 和 VR 设备。

OLED 由多层超薄有机材料夹在两层电极之间构成。当电流通过时,电子与空穴结合并激发有机分子,进而释放光子。由于每个像素可独立发光,因此无需背光源,能呈现更深的黑色、更鲜艳的色彩,并具备更高能效 —— 这一特性对便携式显示设备尤为关键。

解决微缩 OLED 的物理难题

普夫劳姆指出,过去在进一步缩小像素时遇到的主要难题是电流分布不均。“如果直接缩小传统 OLED 结构,就像缩小避雷针一样,电流会主要集中在天线的角落。”研究中使用的金质天线呈长方体结构,边长约 300×300×50 纳米。

这种不均匀的电场会导致金原子迁移,逐渐渗入发光层,形成被称为“细丝”(filaments)的微结构,最终因短路而损坏像素。

为此,研究团队在新结构中引入了一层专门设计的绝缘层,仅在天线中央保留直径 200 纳米的圆形开口。此设计可阻断来自边缘和角落的电流注入,从而实现稳定、持久的纳米发光二极管运行。赫希特表示:“在这种条件下,我们制得的首批纳米像素在常温环境下可稳定工作长达两周。”

下一步目标:提高效率与色域

目前这种纳米像素的光电转换效率约为 1%。研究团队计划继续提升效率,并扩展至红、绿、蓝(RGB)全色域。赫希特表示,一旦实现这些改进,“新一代的超微型显示技术‘维尔茨堡制造’将近在眼前。”

未来,这项技术有望让显示器和投影仪变得极为微小,可几乎隐形地嵌入可穿戴设备中,从眼镜镜架到隐形眼镜,应用前景广阔。

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