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麻省理工学院 (MIT) 的研究人员开发出了一种将卤化物钙钛矿纳米晶体集成到纳米级器件中的新技术。该技术允许纳米级 LED (nanoLED) 的精确生长，这可能在增强现实和虚拟现实 (AR/VR) 显示器中具有潜在的应用。
卤化物钙钛矿是一组以其卓越的光电特性而闻名的材料，使其成为高性能太阳能电池、激光器和发光二极管 (LED) 的理想选择。
到目前为止，由于这些材料的脆弱性和在传统制造过程中容易损坏的特点，在纳米尺度上集成这些材料一直具有挑战性。为了克服这一障碍，麻省理工学院的研究人员设计了一种技术，可以精确地现场生长单个卤化物钙钛矿纳米晶体，并将其位置控制在 50 纳米以内（一张纸的厚度为 100,000 纳米）。
据麻省理工学院介绍，这种创新的新方法不仅可以精确控制纳米晶体的位置，还可以精确控制其尺寸，这直接影响其特性和性能。通过局部生长具有所需特征的材料，消除了可能造成损坏的传统光刻图案化步骤的需要。
麻省理工学院指出，该技术具有可扩展性、多功能性，并且与传统制造步骤兼容，使其适合将纳米晶体集成到功能性纳米级设备中。研究人员成功地利用该方法制造了纳米级 LED (nanoLED) 阵列，这些阵列在电激活时会发光。这些阵列在光通信和计算、无透镜显微镜、量子光源以及用于增强和虚拟现实的高密度、高分辨率显示器方面具有潜在的应用。
研究人员的方法涉及创建一个带有小孔的纳米级模板，其中包含晶体生长的化学过程。通过修改模板的表面和孔的内部，研究人员能够控制一种称为“润湿性”的特性，确保含有钙钛矿材料的溶液保持限制在孔内。
这些孔的形状在确定纳米晶体的位置方面起着至关重要的作用。通过改变井的形状，研究人员能够设计纳米级的力，使晶体能够优先放置在所需的位置。此外，他们发现可以通过调整孔的大小来精确控制晶体的大小。
“正如我们的工作所示，开发新的工程框架将纳米材料集成到功能性纳米器件中至关重要。通过超越纳米制造、材料工程和设备设计的传统界限，这些技术可以让我们在极端纳米尺度上操纵物质，帮助我们实现非常规设备平台，这对于满足新兴技术需求非常重要。” Landsman 电气工程和计算机科学 (EECS) 职业发展助理教授、电子研究实验室 (RLE) 成员，也是描述这项工作的新论文的高级作者。
该研究成果发表在《自然通讯》杂志上，由来自电气工程、计算机科学和化学工程的研究人员跨学科努力。这项工作得到了国家科学基金会和麻省理工学院量子工程中心的部分支持。
麻省理工学院表示，研究团队计划探索这些微小光源的进一步应用，并测试小型化的极限，以便有效地将它们纳入量子系统。据麻省理工学院称，除了纳米级光源之外，该过程还为开发基于卤化物钙钛矿的片上纳米器件开辟了其他机会。
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