带有可单独寻址底部纳米电极的纳米OLED像素概念设计。

智能眼镜，即将信息直接投射到视野中的眼镜，被认为是未来的关键技术——但迄今为止，由于技术繁琐，其应用常常受挫。然而，若将发光像素尺寸缩小至发光波长级别，则无法通过传统光学器件实现高效的发光像素。

近日，德国维尔茨堡大学（JMU）的物理学家们借助光学天线技术，成功制造出迄今为止世界上最小的像素单元，在实现发光微型显示屏方面迈出了关键一步。

这项研究由延斯·普弗劳姆（Jens Pflaum）教授和伯特·赫希特（Bert Hecht）教授领导的研究团队完成，相关成果现已发表于《科学进展》期刊。

一平方毫米的显示屏

“借助一种金属接触点，它既能向有机发光二极管注入电流，又能同时放大并发射产生的光，我们成功在仅300×300纳米的区域内制造出橙色光像素。这个像素的亮度与常规尺寸为5×5微米的OLED像素相当，”研究人员在描述研究关键成果时说道。

具体来说：1纳米等于百万分之一毫米。这意味着分辨率达1920×1080像素的显示屏或投影仪，完全可集成于仅1平方毫米的区域。例如，该技术可将显示屏嵌入眼镜镜腿，通过镜腿将生成的光线投射至镜片。

OLED由两电极间嵌入的数层超薄有机材料构成。当电流通过该结构时，电子与空穴复合并电激发活性层中的有机分子，这些分子随即以光量子形式释放能量。

由于每个像素点均可独立发光，无需背光照明，这使得设备能够呈现极致深邃的黑色、鲜活生动的色彩，并为增强现实（AR）和虚拟现实（VR）领域的便携设备提供高效的能源管理方案。

具有纳米孔径的金纳米电极。

简单缩小尺寸行不通

维尔茨堡的研究人员在进一步缩小像素尺寸时面临的关键问题，是电流在这些微小尺寸中的分布不均。

“就像避雷针一样，简单缩小现有OLED概念的尺寸，会导致电流主要从天线的角落处流出，”研究人员解释道，他描述了这一物理原理。这种由黄金制成的天线呈长方体结构，边长为300×300×50纳米。

研究人员继续解释：“由此产生的电场会形成强大作用力，导致黄金原子发生位移，逐渐侵入光学活性材料。”这些被称为“丝状结构”的超薄构造将持续生长，直至像素因短路而损毁。

空穴型巨型结（电极贴片尺寸：100 μm × 100 μm；有效面积：1.0 × 10?? cm2）与纳米结（电极贴片尺寸：1 μm × 1 μm；纳米孔径直径：550 nm；有效面积：2.4 × 10?? cm2）的电学特性及器件结构 .

下一步：提升效率

维尔茨堡团队新研发的结构在光学天线顶部引入了特殊制造的绝缘层，仅在天线中心保留直径200纳米的圆形开口。这种设计阻断了边缘和角落可能注入的电流，从而确保纳米发光二极管的可靠持久运行。

由金贴片天线（300 nm x 300 nm）的等离子体模式介导的纳米 OLED 光发射。

在此条件下，灯丝现象得以彻底消除。研究人员在描述成果时指出：“首批纳米像素在环境条件下已实现两周稳定运行?！?/span>

物理学家们计划在后续研究中将当前1%的效率进一步提升，并扩展色彩范围至RGB光谱区间。届时，新一代“维尔茨堡制造”的微型显示器将迎来突破性进展。

凭借这项技术，未来的显示屏和投影仪有望缩小至几乎不可见的尺寸，可无缝集成于各类穿戴设备中——从眼镜框架到隐形眼镜皆可实现。

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