近日，首爾國(guó)立大學(xué)聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)在《通信材料》（Communications Materials）發(fā)表重磅綜述成果，系統(tǒng)梳理了鈣鈦礦納米晶（PeNCs）在高分辨率 LED 顯示領(lǐng)域的最新進(jìn)展與技術(shù)突破。該團(tuán)隊(duì)針對(duì)鈣鈦礦納米晶的像素化難題，開發(fā)出多種創(chuàng)新圖案化技術(shù)與穩(wěn)定性增強(qiáng)方案，使 PeNC-LED 在保持超高色純度（半高寬 < 25nm）的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了 5000PPI 以上的超高分辨率和低于 10% 的電流誤差率，為 AR/VR 近眼顯示、高端移動(dòng)設(shè)備等下一代顯示技術(shù)開辟了全新路徑。

隨著 AR/VR、智能手機(jī)等終端設(shè)備對(duì)顯示效果的要求持續(xù)升級(jí)，超高分辨率（3000PPI 以上）、超廣色域和低功耗成為行業(yè)核心追求。傳統(tǒng)顯示技術(shù)中，OLED 雖已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用，但存在制造成本高、色純度有限等短板；量子點(diǎn) LED（QLED）則面臨材料毒性與穩(wěn)定性不足的問題。

鈣鈦礦納米晶作為新興發(fā)光材料，憑借近 100% 的光致發(fā)光量子產(chǎn)率、優(yōu)異的色純度、可調(diào)諧的發(fā)射波長(zhǎng)及低成本溶液可加工性，成為下一代顯示技術(shù)的理想候選。基于鈣鈦礦納米晶的 LED 器件外量子效率（EQE）已突破25%，紅、綠、藍(lán)三基色發(fā)光性能均達(dá)到商用顯示標(biāo)準(zhǔn)。

然而，鈣鈦礦納米晶的離子特性使其在像素化過程中面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)：圖案化工藝易導(dǎo)致配體脫落、結(jié)構(gòu)缺陷增加，引發(fā)發(fā)光效率顯著下降；像素尺寸縮小時(shí)，側(cè)壁暴露面積增大，非輻射復(fù)合加��；相鄰像素間的串?dāng)_問題在高分辨率下尤為突出。這些瓶頸導(dǎo)致像素化 PeNC-LED 的性能與未圖案化薄膜器件存在明顯差距，制約了其在高分辨率顯示中的實(shí)際應(yīng)用。

研究團(tuán)隊(duì)通過圖案化技術(shù)創(chuàng)新、穩(wěn)定性增強(qiáng)策略及器件集成優(yōu)化三大維度，構(gòu)建了完整的高分辨率PeNC-LED 技術(shù)體系，核心突破如下：

1.五大圖案化技術(shù)實(shí)現(xiàn)超高分辨率像素陣列

針對(duì)鈣鈦礦納米晶的材料特性，研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)并優(yōu)化了五種核心圖案化技術(shù)，覆蓋從大面積制造到超高分辨率加工的全場(chǎng)景需求：

噴墨打�。和ㄟ^溶劑工程與表面改性抑制 "咖啡環(huán)效應(yīng)"，采用三元溶劑體系與表面活性劑處理，實(shí)現(xiàn) 45μm 像素尺寸的 RGB 陣列，峰值 EQE 達(dá)8.54%，具備低成本、大面積加工優(yōu)勢(shì)。

轉(zhuǎn)移印刷：創(chuàng)新雙層轉(zhuǎn)移工藝，引入 TPBi 電子傳輸層與 PMMA 蜂窩絕緣層，成功制備 2550PPI 的超高分辨率器件，最高分辨率可達(dá) 9072PPI，為近眼顯示提供技術(shù)支撐。

光刻技術(shù)：采用正交溶劑與靜電誘導(dǎo)沉積改性，避免傳統(tǒng)光刻對(duì)鈣鈦礦的損傷，實(shí)現(xiàn) 3031PPI 像素陣列，亮度達(dá) 2943cd/m²。

直接光圖案化：通過光敏配體交聯(lián)與后處理配體交換，在保持材料完整性的前提下，實(shí)現(xiàn)10000PPI 以上的超高分辨率，紅、綠器件 EQE 分別達(dá)13.1% 和 14.7%。

激光打�。豪�用光熱分解原位形成氧化物絕緣邊界，無需額外絕緣層，實(shí)現(xiàn) 5000PPI 的 RGB 像素陣列，綠色器件 EQE 高達(dá) 21.0%，刷新同類器件紀(jì)錄。

針對(duì)鈣鈦礦納米晶的固有不穩(wěn)定性，研究團(tuán)隊(duì)提出表面處理、離子摻雜與核殼結(jié)構(gòu)工程的綜合解決方案：

表面處理：采用芐基膦酸（BPA）、四丁基銨四氟硼酸鹽（TBABF₄）等強(qiáng)結(jié)合配體，有效鈍化表面缺陷，使器件在 1000cd/m² 亮度下的 T₅₀壽命達(dá) 520 小時(shí)。

離子摻雜：通過胍鎓離子（GA⁺）、鎘離子（Cd²⁺）等摻雜優(yōu)化晶格結(jié)構(gòu)，抑制離子遷移，使器件穩(wěn)定性提升 3-8 倍；鋯離子（Zr4+）摻雜結(jié)合 KSCN 鈍化，進(jìn)一步增強(qiáng)熱穩(wěn)定性與環(huán)境耐受性。

核殼結(jié)構(gòu)：采用 PbS、ZnS 等材料構(gòu)建核殼結(jié)構(gòu)，形成物理屏障與電子鈍化層，顯著提升器件抗環(huán)境侵蝕能力，未封裝器件在空氣中的 T₅₀壽命突破 1192 秒。

3.主動(dòng)矩陣集成實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)像素控制

研究團(tuán)隊(duì)將 PeNC-LED 與薄膜晶體管（TFT）背板集成，開發(fā)主動(dòng)矩陣（AM）顯示架構(gòu)：采用低溫度多晶硅（LTPS）或銦鎵鋅氧化物（IGZO）TFT作為開關(guān)器件，實(shí)現(xiàn)單個(gè)像素的獨(dú)立尋址與電流控制。通過配體交換與離子鈍化處理，解決了鈣鈦礦與 TFT 的兼容性問題，使 AM-PeNC-LED 的 EQE 突破 20%，響應(yīng)時(shí)間從毫秒級(jí)降至微秒級(jí)，滿足高刷新率顯示需求。

研究團(tuán)隊(duì)通過系統(tǒng)的仿真與實(shí)測(cè)驗(yàn)證，全面評(píng)估了高分辨率 PeNC-LED 的性能表現(xiàn)：

1.分辨率與效率同步提升

在 0.1nA 至 30nA 的顯示電流范圍內(nèi)，優(yōu)化后的 PeNC-LED 像素陣列電流誤差率低于 10%，其中直接光圖案化與激光打印技術(shù)制備的器件誤差率可控制在 5% 以下。激光打印制備的綠色 PeNC-LED EQE 達(dá) 21.0%，紅色器件達(dá) 17.2%，性能接近未圖案化薄膜器件水平。

不同圖案化技術(shù)各有優(yōu)勢(shì)：轉(zhuǎn)移印刷與直接光圖案化在超高分辨率（>3000PPI）表現(xiàn)突出，噴墨打印適合大面積低成本制造，光刻技術(shù)則兼具高分辨率與批量生產(chǎn)能力。其中直接光圖案化技術(shù)在分辨率、材料兼容性與器件效率之間實(shí)現(xiàn)最佳平衡，成為多色高分辨率顯示的首選方案。

2.穩(wěn)定性滿足商用基本要求

通過表面處理與核殼結(jié)構(gòu)修飾，PeNC-LED 的 operational 穩(wěn)定性顯著提升：BPA 鈍化的器件在 100cd/m² 亮度下，T₉₀壽命達(dá) 780 小時(shí)；ZnS 核殼結(jié)構(gòu)的深藍(lán)色器件在未封裝條件下，T₅₀壽命達(dá) 1192 秒。離子摻雜技術(shù)使器件抗?jié)駸崮芰υ鰪?qiáng)，在 60℃、80% 濕度環(huán)境下可穩(wěn)定工作超過 100 小時(shí)。

3.主動(dòng)矩陣器件實(shí)現(xiàn)實(shí)用化突破

集成 IGZO-TFT 的主動(dòng)矩陣PeNC-LED 陣列，實(shí)現(xiàn) 90PPI 分辨率下的穩(wěn)定驅(qū)動(dòng)，全像素發(fā)光均勻性良好。通過 BF₄⁻離子鈍化優(yōu)化，器件響應(yīng)速度提升至微秒級(jí)，滿足視頻顯示的高刷新率需求，為柔性、可穿戴顯示設(shè)備提供了可行方案。

該研究系統(tǒng)解決了鈣鈦礦納米晶在高分辨率顯示應(yīng)用中的核心瓶頸，通過圖案化技術(shù)創(chuàng)新、穩(wěn)定性增強(qiáng)策略與主動(dòng)矩陣集成，構(gòu)建了從材料制備到器件應(yīng)用的完整技術(shù)鏈條。目前，PeNC-LED 已實(shí)現(xiàn)超高分辨率（>10000PPI）、高發(fā)光效率（EQE>20%）與長(zhǎng)穩(wěn)定性（T₅₀>500 小時(shí)）的綜合突破，性能指標(biāo)全面對(duì)標(biāo)甚至超越現(xiàn)有 OLED 與 QLED 技術(shù)。

與傳統(tǒng)顯示技術(shù)相比，PeNC-LED 在色純度（半高寬 < 25nm）、分辨率潛力與制造成本上具有顯著優(yōu)勢(shì)，尤其適合 AR/VR 近眼顯示、高端智能手機(jī)、柔性顯示等對(duì)分辨率與色質(zhì)要求極高的場(chǎng)景。未來，隨著藍(lán)色器件效率提升、長(zhǎng)期穩(wěn)定性優(yōu)化及大面積制造工藝成熟，鈣鈦礦納米晶顯示技術(shù)有望在 3-5 年內(nèi)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化落地。

研究團(tuán)隊(duì)指出，下一步將重點(diǎn)攻克藍(lán)色 PeNC-LED 效率偏低、封裝工藝優(yōu)化及可持續(xù)制造三大方向，通過材料組分工程、先進(jìn)封裝技術(shù)與環(huán)保溶劑開發(fā)，推動(dòng)鈣鈦礦顯示技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室走向市場(chǎng)。這場(chǎng)技術(shù)革命不僅將重塑顯示產(chǎn)業(yè)格局，更將為消費(fèi)者帶來更清晰、更逼真、更節(jié)能的視覺體驗(yàn)。