瑞士科学家成功研发纳米级有机发光二极管
在半导体小型化行业中，瑞士苏黎世联邦理工学院化学工程师队伍取得突破，成功地将有机发光二极管发光（OLED）大小缩小到纳米级别，从而创造出世界上最微妙的有机发光二极管。在《自然光子学》杂志上发表了相关成果。
小型化是半导体行业的核心驱动力。自20世纪50年代以来，计算机性能的飞跃在一定程度上得益于硅芯片制造结构的日益微缩。
这个团队开发的纳米有机发光二极管像素直径只有100纳米，约为现有技术的1/50，而较大的像素密度比以前高了2500倍左右。这一进展为超高分辨率屏幕奠定了基础，比如适合近眼显示设备，显示出远超当前水平的锐利图像。以苏黎世联邦理工学院校徽为例，团队展示了由2800个纳米有机发光二极管组成的图案，其整体规格仅相当于一个组织细胞。
纳米有机发光二极管的应用潜力不仅限于显示技术，还可以作为高分辨率显微镜的光源，通过计算机合成图像，直接进入样品亚微米级区域，完成前所未有的细节展示。此外，这些纳米像素也可以作为微型传感器，有望检测单独的神经细胞信号。
当纳米有机发光二极管像素之间的距离缩小到光波波长的一半时，微波之间会产生相互影响，产生类似于水波交汇的干预效果。根据纳米有机发光二极管的准确排序，可以控制微波的相位，使相邻像素的光线相互增加或抵抗。该团队利用这一效果将OLED发出的光束聚焦至特定角度，而非传统OLED的全向发光。这一特点为开发高效小型激光器提供了可能性，同时也可以产生偏振光。后者在医学成像等领域具有重要价值，例如区分健康组织和病变组织。
在制造过程中，团队使用了一种特殊的氮化硅陶瓷薄膜。这种薄膜极其薄而坚定，可以在细微区域保持整齐，然后作为纳米有机发光二极管像素的模板使用。该方法可以直接集成到标准的雕刻过程中，适用于现有的芯片制造过程。
目前，团队正在努力通过精确控制纳米像素之间的相互影响来完成相控阵光学技术，进而对微波进行电子指导和聚焦。这不仅可以促进全息投影等技术的发展，还可以完成围绕观众的3D图像，为光学和显示技术开辟新的发展前景。
在有机发光二极管小型化行业，科技人员取得了新的突破，将单个像素的规格缩小到100纳米左右。如果你做得更小，你会有更多的可能性。例如，超高分辨率可以在智能眼镜或AR/VR设备的微镜上实现。例如，这些纳米有机发光二极管可以成为显微镜的精密光源，这样我们就可以观察到前所未有的细节。由于纳米像素的排序间隔较短，它们发出的微波会像水池中的波浪一样干预，研究人员可以“编程”这些微波，从而改善或偏向它们，为开发新的光学设备奠定基础。
在制造过程中，可能会用到以下几类气体。
第一类是沉积或前驱体气体，例如硅烷、甲烷和氨气。这类气体主要用于化学气相沉积等工艺，以生成氮化硅薄膜作为纳米模板，或沉积有机功能层材料。
第二类是刻蚀气体，例如六氟化硫、四氟化碳以及其他氟碳气体。这些气体在等离子体刻蚀步骤中至关重要，用于精确地雕刻和定义出纳米尺度的OLED结构。
第三类是载气与保护气，主要是高纯度的氮气、氩气和氦气。它们在整个工艺中起到输送反应物、维持反应环境稳定以及防止材料氧化污染的作用。
此外，在一些特定反应步骤中，也可能用到氢气或氧气等气体来进行气氛调节或表面处理。
这项突破的关键在于采用了一种创新的“自对准纳米模板光刻”技术。该方法的核心优势是避免了传统光刻胶的使用，从而大大简化了工艺流程，并减少了对敏感有机半导体材料的潜在损伤，实现了有机发光材料的直接纳米级图案化。这项技术为未来超高分辨率显示和纳米光子学应用奠定了基础。
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发布时间： 2025-12-05
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