Tampilan ke depan: Downscaling telah lama menjadi kekuatan pendorong dalam kemajuan teknologi-dari meningkatkan daya komputasi melalui transistor yang lebih kecil hingga memajukan teknologi tampilan dengan mikro yang dipimpin. Sekarang, para peneliti dari Universitas Zhejiang dan Universitas Cambridge mendorong batas-batas inovasi LED lebih jauh, meluncurkan LED terkecil di dunia: Nano-Peleds, berdasarkan semikonduktor perovskite.
Nano-peleds ini memiliki panjang piksel sekecil 90 nanometer, memungkinkan kepadatan piksel yang belum pernah terjadi sebelumnya 127.000 piksel per inci (PPI). Sebagai perbandingan, monitor gaming 4K 27-inci khas memiliki kepadatan piksel hanya 163 PPI.
“Membuat perangkat elektronik lebih kecil adalah pengejaran abadi bagi para ilmuwan dan insinyur,” kata Profesor Di Dawei, wakil direktur Pusat Penelitian Internasional untuk Fotonik Lanjutan di Universitas Zhejiang.
Dia menjelaskan bahwa sementara mikro-LED berdasarkan semikonduktor III-V dianggap canggih, efisiensinya turun tajam ketika ukuran piksel jatuh di bawah 10 mikrometer-batasan yang telah menghambat penggunaannya dalam tampilan resolusi ultra-tinggi.
Tidak seperti LED mikro konvensional, pelepasan nano menunjukkan degradasi kinerja minimal bahkan pada skala mikroskopis. Ketahanan ini disebabkan oleh komposisi uniknya: halida perovskites – kelas semikonduktor yang lebih umum dikaitkan dengan sel surya. “Halide Perovskites adalah kelas baru semikonduktor,” kata Profesor Zhao Baodan dari Universitas Zhejiang.
Namun, menciptakan nano-peled, bukanlah tugas yang sederhana. Bahan perovskite terkenal rapuh dan rentan terhadap kerusakan selama proses fotolitografi konvensional yang digunakan untuk pola tampilan LED. Untuk mengatasi hal ini, tim peneliti mengembangkan metode fabrikasi baru yang melibatkan jendela berpola litograf dalam lapisan isolasi. Teknik ini melindungi bahan perovskit yang halus sambil mempertahankan kualitas gambar yang tinggi.
“Proses fotolitografi konvensional tidak cocok untuk pola langsung lapisan perovskite – itu akan merusak bahan,” kata Lian Yaxiao, penulis pertama penelitian, yang diterbitkan di Nature. “Masalah ini diatasi dengan skema fabrikasi kontak lokal kami.”
Tim menunjukkan bahwa pelepit nano-inframerah-hijau dan inframerah dekat mempertahankan efisiensi kuantum eksternal sekitar 20 persen di seluruh ukuran piksel mulai dari beberapa ratus mikron hingga hanya 3,5 mikron.
Bahkan pada miniaturisasi ekstrem-sekitar 180 nanometer-penurunan efisiensi secara signifikan lebih sedikit daripada yang terlihat pada mikro-led tradisional. Ini menunjukkan bahwa pemelaan nano dapat mengungguli III-V berbasis mikro-led dalam aplikasi yang membutuhkan piksel ultra-kecil.
Sementara nano-peleds menawarkan janji luar biasa untuk tampilan resolusi tinggi, implementasi praktis membutuhkan integrasi dengan sirkuit yang dapat diprogram yang mampu pengiriman konten yang dinamis. Untuk itu, Universitas Zhejiang telah bermitra dengan Linkzill, sebuah perusahaan yang berbasis di Hangzhou yang berspesialisasi dalam teknologi Thin-Film Transistor (TFT).
Bersama-sama, mereka mengembangkan tampilan mikro-mikro-matrix prototipe-matrix yang digerakkan oleh backplane TFT. Prototipe ini sangat penting untuk mengkomersialkan teknologi pelelang nano dan membuka potensinya untuk gambar kompleks dan pemutaran video.
Ketika para peneliti terus menyempurnakan teknologi ini, aplikasi potensial berkembang pesat. Resolusi ultra-tinggi yang diaktifkan oleh pemelaan nano dapat mendefinisikan kembali standar tampilan di berbagai industri-mulai dari permainan dan augmented reality hingga pencitraan medis.