在一个数字屏幕已经成为我们日常生活中不可或缺工具的时代，从智能手机到平板电脑再到越来越受欢迎的智能手表，瑞典林雪平大学的研究人员正在开创一项突破，可以重新定义我们与这些设备的互动。发表在《自然电子》上，他们的最新创新——使用金属卤化物钙钛矿发光二极管（PeLED）的多功能显示器——不仅仅是一个显示器；它是将多种技术集成到单个界面的巨大飞跃。

显示技术的范式转变

今天的数字显示器，如LCD和OLED，基本上仅限于视觉输出。触摸识别、环境光感应和生物识 别扫描等其他功能需要多层传感器，使设计和制造复杂化，同时使设备变厚。但瑞典团队的这项研究可以将所有这些功能简化为像素本身。

这些新的PeLED屏幕由一种名为钙钛矿的晶体材料制成，以其卓越的光吸收和发射性能而闻名。这种进步不仅仅是渐进的；它是一个基本的转变，在没有额外传感器的情况下，将触摸灵敏度、光感应甚至生物识别功能直接集成到屏幕上。

研究人员使用三维钙钛矿作为LED的活性层，因为它们的激子结合能低，这促进了高效的电荷分离，并提高了光电的转换效率。 同时，他们优化了电子和洞穴传输材料（electron and hole transport materials），以确保有效的电荷注入和收集，这对发光和检测的双重功能至关重要。

核心的多功能性

想象一下，一个智能手机屏幕不仅显示充满活力的图像，还能吸收光线为自己充电，感应指纹以确保安全，甚至通过读取脉搏来监控您的健康——所有这些都没有多余的组件。这不是科幻电影中的场景；这是林雪平大学光电学团队研究人员精心制作的现实。

“我们的PeLED被设计成本质上是多功能的，”研究人员解释道。“通过使用钙钛矿，我们可以使屏幕起到太阳能电池、光传感器甚至图像传感器的作用。这可以大幅降低移动设备的功耗，并显著延长电池寿命。”

从概念到现实：技术突破

该团队的成功在于他们创新地使用钙钛矿LED，能够发射和检测光。通过优化这些LED的结构和组成，它们实现了高色彩纯度和效率，这对显示质量和传感器功能都至关重要。

研究显示，这些PeLED的电致发光性能显示出有希望的结果。已经证明，这些设备可以发射明亮的光进行显示，同时为图像传感应用检测光线。

实际上，显示器使用三种原色（红色、绿色和蓝色）来覆盖整个可见光谱，每个像素都能独立作为光发射器或传感器发挥作用。这种双重功能允许设备执行复杂的任务，例如扫描指纹，甚至创建放置在屏幕上的物体的图像。

克服挑战

尽管具有突破性的潜力，但这项技术并非没有挑战。主要障碍是钙钛矿材料的寿命，目前在操作几个小时后会降解。然而，研究团队对在未来解决这些问题持乐观态度。

研究人员表示，钙钛矿LED的使用寿命需要大幅提高才能在商业上可行。但是团队相信，通过持续的研究和开发，可以克服这一挑战和其他挑战。

对消费电子产品的影响

这项技术对消费电子产品的影响是巨大的。随着对多层和传感器的需求被消除，设备可能会变得更薄、更轻。集成的储能能力可能导致设备需要更少的充电频率，这可能会彻底改变我们使用小工具的方式。

此外，将这种多功能性集成到单个组件中的能力可以降低制造成本和设备复杂性，使高科技设备更容易被更广泛的受众获得。