Исследователи из Вюрцбургского университета имени Юлиуса-Максимилиана (JMU) создали самый маленький в мире светоизлучающий пиксель. Этот прорыв может радикально изменить архитектуру будущих микродисплеев для устройств дополненной реальности (AR) и умных очков. Результаты работы под руководством профессоров Йенса Пфлаума и Берта Хехта опубликованы в журнале Science Advances.
Световой пиксель размером с вирус
Ключ к успеху — использование оптических антенн, усиливающих излучение света. Новый пиксель излучает оранжевый свет и занимает площадь всего 300 × 300 нанометров, что примерно в 16 раз меньше типового OLED-пикселя (5 × 5 микрометров).
«Мы смогли добиться яркости, сравнимой с обычным OLED, несмотря на размер в считанные сотни нанометров», — отмечает Берт Хехт.
Для сравнения: один нанометр — это миллионная доля миллиметра. Таким образом, дисплей с разрешением Full HD (1920 × 1080) может теоретически поместиться на площади около одного квадратного миллиметра — достаточно, чтобы встроить его прямо в дужку очков, откуда изображение будет проецироваться на линзы.
Как работает нанопиксель
Как и обычный OLED, новый пиксель состоит из нескольких органических слоёв, зажатых между двумя электродами. Когда через него проходит ток, электроны и дырки рекомбинируют, возбуждая органические молекулы и испуская фотоны.
Преимущество OLED-технологии в том, что каждый пиксель светится самостоятельно, без подсветки, что обеспечивает глубокий чёрный цвет и высокую энергоэффективность — особенно важную для носимых устройств AR и VR.
Почему простое уменьшение не работает
Попытки просто «уменьшить» классический OLED сталкиваются с физическими ограничениями. «Как и у громоотвода, токи в миниатюрных антеннах стремятся к углам конструкции», — объясняет Йенс Пфлаум.
Исследователи использовали золотую антенну в форме кубоида (300 × 300 × 50 нм). Однако при таких масштабах в металле возникают сильные электрические поля, вызывающие миграцию атомов золота и образование так называемых оптически активных “нитей”, которые могут разрушать пиксель коротким замыканием.
Решение: изоляция и контроль
Чтобы справиться с этим эффектом, команда JMU добавила новый изоляционный слой с крошечным отверстием диаметром 200 нм в центре антенны. Это позволило направить ток строго в нужную область и предотвратить разрушение структуры.
В результате пиксели стали стабильны при обычных условиях не менее двух недель — колоссальный результат для нанометровых устройств.
Что дальше
Теперь физики намерены повысить эффективность излучения (пока около 1%) и расширить спектр до полного RGB-диапазона.
Если эти цели будут достигнуты, ничто не помешает созданию нанодисплеев нового поколения, которые можно будет интегрировать в оправы очков или даже контактные линзы.
«Мы приближаемся к эпохе, когда полноценный дисплей можно будет буквально “надеть” на глаза», — подытоживает Берт Хехт.
Источник: https://scitechdaily.com/tinier-than-a-grain-of-sand-physicists-create-the-worlds-smallest-light-pix...Если вам понравился материал, кликните значок - вы поможете нам узнать, каким статьям и новостям следует отдавать предпочтение. Если вы хотите обсудить материал - не стесняйтесь оставлять свои комментарии : возможно, они будут полезны другим нашим читателям!
