摘要：发光二极管（LED）的小型化对于超高分辨率显示器至关重要。金属卤化物钙钛矿有望实现明亮微型LED（Micro-LED）显示器的高效发光、长距离载流子传输以及可扩展制造。

发光二极管（LED）的小型化对于超高分辨率显示器至关重要。金属卤化物钙钛矿有望实现明亮微型LED（Micro-LED）显示器的高效发光、长距离载流子传输以及可扩展制造。

然而，薄膜钙钛矿在光刻下存在光发射空间分布不均匀和表面不稳定的问题，这使其与Micro-LED器件不兼容。

Micro-LED非常需要具有消除晶界、稳定表面和光学均匀性的连续单晶钙钛矿薄膜，但其生长和器件集成仍然具有挑战性。

2025年1月15日，中国科学院理化技术研究所吴雨辰研究员、中国科学技术大学凤建岗研究员、吉林大学邱宇辰副教授在国际顶级期刊Nature Nanotechnology发表题为《Remote epitaxial crystalline perovskites for ultrahigh-resolution micro-LED displays》的研究论文，Meng Yuan、凤建岗研究员、Hui Li为论文共同第一作者，吴雨辰研究员、凤建岗研究员、邱宇辰副教授为论文共同通讯作者。

吴雨辰，中国科学院理化技术研究所研究员，国家优青。2011年本科毕业于吉林大学，2016年在中科院化学所获得博士学位，导师：江雷院士。2016年加入中科院理化所，2019年晋升为研究员。

吴雨辰的研究方向为1. 仿生智能界面调控与制备；2. 有机光电功能材料微纳结构组装；3. 光电功能器件制备及其应用研究。

凤建岗，中国科学技术大学应用化学系特任研究员。在南洋理工大学获博士学位，在新加坡国立大学从事博士后研究，现任职于中国科学技术大学。其研究方向为应用化学、材料物理与化学。

邱宇辰，吉林大学化学学院副教授。2016年和2021年获得吉林大学的学士和博士学位，2021-2024年留校从事博士后研究，出站后留校担任研究员/准聘副教授。其研究方向为物理化学。

在这里，作者实现了晶体钙钛矿薄膜的远程外延生长，使其能够无缝集成到像素尺寸小至4 μm的micro-LED中。通过结合亚纳米石墨烯夹层，研究人员能够实现钙钛矿的远程外延和转移。

这些微型LED具有16.7%的高电致发光效率和4.0×105 cd m-2的高亮度。这种高性能源于外延钙钛矿具有高结晶度、弛豫应变和数百纳米厚度的缺陷抑制和高效载流子传输。

独立式钙钛矿可以与商用电子平面集成，对每个像素进行独立和动态控制，从而促进静态图像和视频显示。

基于这些发现，作者设想了片上钙钛矿光子源，例如超紧凑激光器和超快LED。

图1：远程外延钙钛矿用于单晶微型LED

图2：CsPbBr3钙钛矿薄膜的远程外延

图3：外延钙钛矿的成分工程

图4：外延钙钛矿用于微型LED

综上，作者实现了远程外延生长的晶体钙钛矿薄膜，并将其无缝集成到微型LEDs中，像素尺寸可小至4微米。通过引入亚纳米级石墨烯夹层，在弛豫应变下实现了钙钛矿的远程外延和转移。

这项研究克服了传统钙钛矿薄膜在微型LED应用中因多晶性质导致的表面不稳定、发光不均匀和电子传输效率低等问题，为微型LEDs的发展提供了新的高性能材料选择，也为钙钛矿材料在超高分辨率微LED显示器中的应用奠定了基础，有望推动显示技术向更高分辨率、更高亮度和更快响应速度的方向发展。

未来，该研究有望应用于超高分辨率显示器、集成光子源等方面，满足光学通信、增强现实或虚拟现实、可穿戴设备、光通信、光计算和生物医学成像等领域的需求。

Yuan, M., Feng, J., Li, H. et al. Remote epitaxial crystalline perovskites for ultrahigh-resolution micro-LED displays. Nat. Nanotechnol. (2025). https://doi.org/10.1038/s41565-024-01841-9.

来源：华算科技