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 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。