纳米级OLED破纪录：全球最小发光像素仅300nm²，亮度达3000cd/m²

当地时间10月24日，德国维尔茨堡尤利乌斯-马克西米利安大学的物理学家团队成功制备出目前全球尺寸最小的发光像素单元，为新一代智能眼镜及微型显示技术的发展奠定了重要基础。

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该研究项目由延斯·普夫劳姆（Jens Pflaum）与贝特·赫克特（Bert Hecht）两位教授共同领导。相关研究成果已于10月22日正式发表于《科学进展》（Science Advances）期刊（附 DOI：10.1126/sciadv.adz8579）。

研究团队采用“光学天线”技术，在仅300nm×300nm的区域内成功制造出可独立寻址的亚波长OLED像素单元。实测数据显示，该器件实现了1%的外量子效率（EQE），最高亮度达到3000 cd/m²，同时具备超越视频刷新速率的快速响应特性。

赫克特教授解释道：“我们通过特殊金属接触结构将电流精准注入有机发光二极管（OLED）中，同时实现信号的放大与发射，最终在极小的区域内达到了与传统像素相当的亮度水平。”

像素尺寸突破纳米级极限

研究团队指出，1纳米仅相当于百万分之一毫米。这意味着若将此类像素应用于显示设备，理论上可将1920×1080分辨率的完整画面集成于1平方毫米的微小面积内。如此微型化的显示模块未来有望直接嵌入眼镜镜腿，通过镜片投影成像，从而为开发轻量化AR/VR设备开辟全新路径。

OLED器件的核心结构由多层超薄有机材料夹置于两层电极之间构成。当电流通过时，电子与空穴在发光层内结合，激发有机分子产生光子。由于每个像素均可独立发光，无需背光模组支持，因此能够呈现更纯净的黑色、更鲜艳的色彩表现，并具备更高能效——这一特性对便携式显示设备的发展尤为关键。

攻克微型OLED技术瓶颈

普夫劳姆教授强调，以往继续缩小像素尺寸时面临的主要难题是电流分布不均。“如果直接按比例缩小传统OLED结构，就像微缩避雷针那样，电流会集中在天线结构的边缘区域。”

研究人员使用的金属天线呈现长方体构型，尺寸约为300×300×50纳米。这种不均匀的电场分布会导致金属原子迁移，逐渐渗入发光层形成所谓的“细丝”微观结构，最终因短路导致像素失效。

为此，团队在新结构中创新性地引入了特制的绝缘隔离层，仅在天线中心保留直径200纳米的圆形开口。这种设计可有效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级发光二极管运行。赫克特透露：“在这套方案下，我们制备的首批纳米像素在常温环境中已实现持续两周的稳定工作。”

迈向全彩显示新阶段

目前该纳米像素的光电转换效率约为1%。研究团队计划继续优化器件性能，并将技术拓展至红、绿、蓝全彩显示领域。赫克特表示，一旦实现这些突破，“由‘维尔茨堡制造’的新一代超微型显示技术即将触手可及”。

展望未来，这项技术有望让显示器与投影仪变得极为纤薄，几乎可以隐形内嵌于各类可穿戴设备中——从眼镜框架到隐形眼镜，展现出广阔的应用前景。