近日，麻省理工学院（MIT）的研究人员开发了一种新技术，用于将卤化物钙钛矿纳米晶体集成到纳米级器件中。该技术可实现纳米级LED（nanoLED）的精确生长，这可能在AR/VR显示器中具有潜在应用价值。
卤化物钙钛矿是一组以其卓越的光电性能而闻名的材料，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，由于这些材料的性质脆弱和在传统制造过程中容易损坏，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，并控制它们在50纳米（一张纸厚1万纳米）内的位置。
根据麻省理工学院的说法，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，消除了对可能造成损坏的传统光刻图案步骤的需求。
麻省理工学院指出，该技术是可扩展的、通用的，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器件中。研究人员成功地利用该方法制造了纳米级LED（nanoLED）阵列，这些LED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AR和V的高密度、高分辨率显示器方面具有潜在的应用前景。
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小孔的内部，研究人员能够控制一种称为“润湿性”的特性，确保含有过氧化物晶体材料的溶液被限制在小孔内。
这些孔的形状在确定纳米晶体定位方面起着关键作用。通过改变孔的形状，研究人员能够设计纳米级的力，使晶体优先放置在所需位置。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。
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资深作者Farnaz Niroui表示：“正如我们的工作所表明的那样，开发新的工程框架以将纳米材料集成到功能性纳米器件中至关重要。通过突破纳米制造、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级尺寸上操纵物质，帮助我们实现对满足新兴技术需求至关重要的非常规设备平台。”
该研究结果发表在《Nature Communications》上，来自电气工程、计算机科学和化学工程的研究人员参与了这项跨学科工作。这项工作得到了美国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，研究小组计划探索这些微小光源的进一步应用，并测试微型化的极限，以便有效地将它们整合到量子系统中。麻省理工学院表示，除了纳米级光源之外，该工艺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。
