Nano-LEDs Kleinstes LED-Display der Welt - und Pixel so kein wie ein Virus

Chinesische Forscher haben das kleinste LED-Display jemals erschaffen, dessen einzelne Pixel mit einem Umfang von weniger als 100 Mikrometern nur so dünn wie ein menschliches Haar sind. Das folgende Bild stammt von diesem monochromen Mikro-Display:

Aber das Team rund um Baodan Zhao von der Zhejiang und der Cambridge Universität ist noch weiter gegangen und hat noch kleinere, nur 90 Nanometer große LEDs – so groß wie ein Virus – gefertigt, zu klein, um selbst mit einem starken optischen Mikroskop zu sehen zu sein. Dies entspricht einer Rekord-Pixeldichte von 127.000 Pixeln pro Zoll. Möglich wurde dieser Rekord durch die Verwendung von Perowskit als Material für die LEDs. Die Forscher schafften es, die Perowskit-LEDs trotz der enormen Schrumpfung hell strahlen zu lassen.

Die Versuche sind eine Art Machbarkeitsstudie, die zeigen soll, dass LEDs aus Perowskit das Potenzial haben, kleinere LEDs als bisher zu produzieren. Bisher basieren digitale Displays meist auf Mikro-LEDs aus II-V-Halbleitern. Doch deren Herstellung stößt bei weiter schrumpfenden Größen auf technische und wirtschaftliche Grenzen; sie wird zu teuer und ineffizient. Das Forscherteam wandte sich daher dem Mineral Perowskit zu, das bereits als vielversprechender, weil billigerer, Ersatz für Silizium in Solarzellen gilt.

Sie erzeugen schrittweise – bis hin zu den nur 90 nm großen – immer kleinere Perowskit-LEDs und konnten feststellen, dass die neuen LEDs bei gleichbleibender Effizienz und deutlich geringeren Kosten genauso hell leuchten wie herkömmliche LEDs. Zwar sind die bisher entwickelten Perowskit-LEDs noch monochrom, weitere Forschungen sollen jedoch zeigen, ob farbige Perowskit-LEDs auch farbig hergestellt werden können und ebenso lange halten wie die herkömmlichen LEDs. Gelänge das, dann könnten sie die herkömmliche Technologie verdrängen und dank der Möglichkeit, sie noch kleiner herzustellen, auch neue Anwendungsmöglichkeiten eröffnen.

Anwendungsbereiche für solch ultrakleine Pixel wären beispielsweise hochauflösende Augmented-Reality-Geräte, da Displays mit derart extrem hohen Pixeldichten das menschliche Auge bereits überfordern würden. Die Technologie könnte somit eine völlig neue Generation ultrahochauflösender Geräte ermöglichen.

Perowskit ist ein Mineral mit der chemischen Formel CaTiO₃ (Calciumtitanat). Es besitzt eine charakteristische Kristallstruktur, die nach dem Mineral selbst als „Perowskit-Struktur“ bezeichnet wird. Materialien mit dieser Struktur sind aktuell besonders interessant für technologische Anwendungen, beispielsweise als Halbleiter in Solarzellen, die sich durch hohe Wirkungsgrade, einfache Herstellungsverfahren und geringe Kosten auszeichnen.