인민일보 기자 주한양(朱漢陽)

최근 저장대학교 광전자과학공학부/하이닝 국제합동대학의 데이비드 디(David Di) 교수와 자오 바오단(Zhao Baodan) 연구원 팀은 새로운 반도체 기술을 통해 미크론 및 나노 페로브스카이트 LED를 개발하여 기존 LED로는 도달하기 어려운 90나노미터 픽셀 크기의 새로운 한계에 도달했습니다. 이것은 알려진 가장 작은 픽셀 크기 LED입니다. 이 연구 결과는 최근 학술지 네이처(Nature)에 발표됐다.

보고서에 따르면 LED는 반도체 발광 물질을 핵심으로 하는 다이오드 부품으로, 외부 전기장의 작용으로 반도체는 추가적인 양전하와 음전하를 생성하고 "전계 발광"인 광자를 생성합니다. "평신도의 관점에서 전계 발광은 반도체를 매개체로 사용하여 전기 에너지를 빛 에너지로 직접 변환하는 과정이며, 이는 LED의 핵심 작동 메커니즘이기도 합니다." David Di는 서로 다른 반도체 재료가 서로 다른 빛의 파장에 대응하기 때문에 다양한 색상의 LED를 만들 수 있다고 말했습니다.

LED의 상업적 응용이 보편화되었습니다. 그 중 전통적인 무기 LED의 적용 시나리오에는 주로 실내 및 실외 조명, 자동차 조명, 교통 신호, 옥외 광고 스크린 등이 포함됩니다. 유기 LED(OLED)의 주요 응용 시나리오에는 휴대폰, 고화질 TV, 컴퓨터 화면, 스마트 시계 및 기타 디스플레이 장치가 포함됩니다. 또한, 전통적인 무기 LED에서 발전한 마이크로 LED가 최근 등장하여 주로 헤드 마운트 가상 현실(VR) 및 증강 현실(AR) 기술에 사용됩니다.

Zhao Baodan은 LED의 크기를 줄임으로써 초고화질 및 초고정밀 광전 디스플레이를 실현할 수 있다고 말했습니다. 그러나 복잡한 공정 기술로 인해 미크론 LED의 제조 비용은 매우 높습니다. 더 중요한 것은 픽셀 크기가 약 10미크론 이하로 줄어들면 미크론 LED의 효율이 급격히 떨어지며, 이는 바로 초고해상도 하이엔드 AR/VR 애플리케이션에 필요한 것입니다. 이 때문에 높은 가격과 낮은 발광 효율은 대규모 상용 응용 프로그램의 가능성을 제한합니다.

浙江大學團隊在2021年首次提出了“微型鈣鈦礦LED”的概念之後，通過一系列材料和工藝的創新，有效保證了LED的發光效率，從而能夠製造圖元尺寸從數百微米到90納米的鈣鈦礦LED。2022年，研究團隊首次在國際上展示了超穩定的鈣鈦礦LED；2024年，研究團隊又將鈣鈦礦LED的亮度提高到創紀錄的116萬尼特；今年，研究團隊在微型化方面又實現了新突破。

연구진에 따르면 기존 미크론 LED의 효율은 크기가 180미크론 미만일 때 크게 감소하는 반면, 약 0나노미터인 미크론 및 나노 페로브스카이트 LED는 상당한 축소 효과를 보이기 시작합니다.

이 성과는 실제 디스플레이 장치에 적용되어야 하며, 프로그래밍 가능한 회로를 사용하여 LED 어레이를 구동하여 정보를 전달해야 하며, 이를 위해서는 업계와의 추가 협력이 필요합니다.

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