世界最小90nmペロブスカイトLED 浙江大学が開発、AR/VRへ新展開 - NewsTomo

中国東部の浙江大学の研究チームが、ピクセル長わずか90ナノメートルという世界最小クラスのペロブスカイトLEDを開発しました。マイクロLEDの限界を打ち破るこの成果は、超高精細ディスプレイやAR/VR向けデバイスのあり方を大きく変える可能性があります。

世界最小クラスのペロブスカイトLEDが登場

浙江大学のDi Dawei氏とZhao Baodan氏が率いる研究チームは、革新的な半導体技術を用いて、マイクロおよびナノスケールのペロブスカイトLEDを実現しました。開発されたLEDは、ピクセルの長さがわずか90ナノメートルにまで小型化されており、従来のLED技術の限界を超える記録的なサイズだとされています。

この研究成果をまとめた論文「Downscaling micro- and nano-perovskite LEDs」は、3月19日付で学術誌「Nature」に掲載されました。国際的な研究コミュニティに向けて、デバイスの小型化がもたらす新たな可能性が示された形です。

キーワードは「ダウンスケーリング」

Di氏は、電子科学の分野では、基本的なデバイスのサイズを縮小していくプロセスを「ダウンスケーリング」と呼び、これが計算技術、情報表示、人と機械のインタラクションの発展を長年牽引してきたと説明しています。デバイスの小型化は、現在も科学者たちが追い続ける重要な目標です。

LEDのような光デバイスにおいても、ダウンスケーリングが進めば、同じ面積により多くの画素を詰め込むことができ、超高精細で高精度な表示が可能になります。今回のペロブスカイトLEDの成果は、その潮流をさらに加速させるものと言えます。

従来のマイクロLEDが抱えてきた課題

一方で、従来型のマイクロLEDには大きな課題がありました。Zhao氏によると、微細なLEDを作るためのプロセスは非常に複雑で、その結果として製造コストが極めて高くなってしまいます。

さらに問題なのは、ピクセルサイズをおよそ10マイクロメートル以下に縮小すると、マイクロLEDの発光効率が急激に低下してしまう点です。しかし、ハイエンドの拡張現実（AR）や仮想現実（VR）向けの超高解像度ディスプレイには、まさにこのレベルの微細なピクセルが求められます。そのため、高コストと低効率という二つのハードルが、大規模な商用化を妨げてきました。

ペロブスカイトLEDで90ナノメートルまで小型化

研究チームは2021年に「マイクロ・ペロブスカイトLED」というコンセプトを初めて提案して以来、材料と製造プロセスの両面で工夫を重ね、LEDの発光効率を確保してきました。その結果、数百マイクロメートルから90ナノメートルまで、幅広いピクセルサイズのペロブスカイトLEDを安定して作製できるようになったとしています。

注目すべきは、その性能維持のされ方です。従来のマイクロLEDでは、サイズが10マイクロメートルを下回ると効率が急激に落ち込むのに対し、今回のマイクロおよびナノ・ペロブスカイトLEDは、およそ180ナノメートル程度にまで小型化して初めて、ダウンスケーリングによる影響が現れ始めると報告されています。これは、極めて小さなスケールまで高い発光性能を保てることを意味し、マイクロディスプレイ分野で大きな優位性となり得ます。