钙钛矿助力Micro-LED发展：从材料突破到显示应用

大家好，如果您还对钙钛矿助力Micro-LED发展：从材料突破到显示应用不太了解，没有关系，今天就由本站为大家分享钙钛矿助力Micro-LED发展：从材料突破到显示应用的知识，包括Micro LED,材料,钙钛矿的问题都会给大家分析到，还望可以解决大家的问题，下面我们就开始吧！

最初，由于其高发光效率和稳定性，提出了III-V族半导体用于构建微型领导的显示器。但是，其实际应用面临大约限制。 （1）当像素尺寸收缩时，效率将降低，这使像素大小的下限约为30m； （2）由于转移技术不有效，因此也可以受到扩展性的限制。

这些挑战导致了其他材料系统（例如金属卤化物钙钛矿）的探索，并且它们在制造高分辨率图案化和可扩展方面具有巨大的潜力。

1千禧一代显示

CsPbBr3钙钛矿的外延生长微主导的申请同时且严格的材料五项要求：

高结晶度用于有效的发光复合材料

晶体厚度小于微米级，以促进载体传输

无晶粒边界晶体以避免短路

光学平整度用于均匀发光

从外延底物快速剥离膜，损坏最小

以前的扩展方法很难同时满足所有这些要求。

从中科院/理化所的研究人员获得了外延生长的钙钛矿膜，使其能够达到无缝集成，使像素大小低至4m。通过利用石墨烯中间层和（0001）方向蓝宝石衬底来实现钙钛矿外延生长的方法。

准备过程图

（左）使用蓝宝石底物和石墨烯中间层的钙钛矿外延生长的示意图；

（右）外延膜和功能层，以构建发光二极管

外延生长完成后，外延层和底物之间的键合力被石墨中间层削弱，并且可以通过简单且快速的释放过程将钙钛矿膜从基板上剥离。这种独立的钙钛矿膜可以在微型领导的设备中为无缝集成。

研究人员使用化学气相沉积技术实现了上场生长的CsPbBr3钙钛矿，首先是在多个位置（然后是横向生长）上的外延底物成核，最后合并为无晶粒边界薄膜。荧光显微镜图像显示了均匀的光致发光（PL），并且观察到没有晶界散射。

（左）外延底物上钙钛矿膜的照片； （右）荧光显微镜拍摄的图像

为了进一步证明应力弛豫在钙钛矿的外延生长中的优势，通过更改卤化物的化学计量比，进一步调整了钙钛矿的组成。

钙钛矿膜图像具有不同的成分和相应的荧光显微镜图像

上图显示了具有不同成分的外延钙钛矿膜，相应的钙钛矿带隙范围为3.00至1.94 eV。荧光显微照片显示了所有钙钛矿成分的光致发光分布均匀和无光散射现象，表明无谷物边界外延膜的外延生长已成功实现。

2千禧一代显示

超高分辨率微型发光二极管受这些高质量的外延钙钛矿膜的启发，研究人员开始展示其应用Micro-Led。在石墨蓝宝石基板上生长的CSPBBR3外延层被剥离并以透明电极和空穴传输层转移到LED底物。要构建微米级像素，请在Perovskites上制作光刻胶图案，以隔离每个像素。该策略可实现低于10m的分辨率，而无需直接蚀刻钙钛矿，因为蚀刻不可避免地会引入缺陷和表面损伤。

为了评估光刻期间对钙壶的可能损害，在光刻之前和之后，在TRPL和PLQE中测量了外延膜。原始薄膜和图案膜的PLQE和光生的载体寿命相当，表明在光刻过程中未检测到损伤。这些结果归因于内在化学稳定性的全无机钙钛矿，以及用于光构巨星和开发中的非极性溶剂。

钙钛矿膜的trpl and plqe测量

为了评估设备性能，首先制备了带有0.04 mm2的外部晶体钙钛矿光发光二极管，相应的像素大小为200m。在6.0x104cd M-2的亮度下，该LED的峰值为外量子效率(EQE)为16.7%（下图A），最大亮度为4.0x105cdm-2（下图B）。25个器件的EQE和亮度统计数据表明，平均值分别为14.1和1.8x105cd M-2（下图C）。微型LED的操作稳定性在200m像素设备上测量。当初始亮度为1,000cd M-2时，半衰期T50（即亮度衰减至初始值的50所需的时间）可以达到9.5小时（下图D）。

微型LED的实际应用需要与LED器件的电子背板集成，以实现每个像素的独立控制。外延钙钛矿膜的光电特性和有效的传递性能使其能够与16m集成，最小像素大小为商业化LED背板。下图显示了显示面板的照片和设备结构，其中薄膜晶体管以每个钙钛矿像素为独立控制。

显示面板的照片和设备结构图

基于转移的外延钙钛矿膜，构建了50×50像素的微型LED显示器。这些微型阵列用于显示亮度均匀的静态图像。通过动态独立控制每个像素的视频显示功能进一步证明。

Perovskite Micro-LED显示器的静态图像和视频屏幕截图

总而言之，在钙钛矿外延生长技术期间，研究人员成功地完成了高性能微型领导的准备。这项技术不仅可以在小尺寸像素化和可扩展性方面的限制中解决传统微型领导材料的显示性能，还通过高质量的钙钛矿膜实现了高效率、高亮度和高稳定性来解决。此外，该技术还展示了与商业化电子背板的兼容性，为将来在高端显示字段中广泛应用微型领导的基础奠定了坚实的基础。