基于氮化镓 (GaN) 的发光二极管 (LED) 以卓越的能源效率、更长的使用寿命和更高的环境可持续性取代了传统照明技术，彻底改变了照明行业。近年来，在显示设备、增强现实、虚拟现实和其他新兴技术的推动下，LED 的小型化趋势受到了广泛关注。

灵活的纳米压印光刻技术可高效制造仿生微结构

由于缺乏成本低廉的原生衬底，在蓝宝石衬底上生长的异质外延膜中较高的穿透位错密度是限制器件性能的主要因素。另外，材料折射率的突变会引起外延与衬底界面处的菲涅尔反射，从而降低光能利用率。

蛾类动物复眼上的分布式纳米乳头阵列具有良好的抗反射能力和较强的光吸收能力，为提高光的利用率提供了很大的启发，但光电器件曲面微结构的快速精密加工极具挑战性。

“常见的投影光刻方法对基底的形状非常敏感，因此当基底具有较大的弯曲或不规则形状时，微结构定义的准确性可能会降低。我们提出了一种灵活的纳米压印光刻技术，可以高通量、高质量地处理曲面上的仿生微结构，”周胜军教授说。

研究人员首先进行了仿生微结构阵列与柔性纳米压印模具的设计，通过热压成型、压印、紫外曝光以及专门设计的两步刻蚀工艺实现微结构的制作，得到类复眼二氧化硅微结构(NCSM)模板。

结果表明，柔性纳米压印技术对基片翘曲具有良好的适应性，能够精确定义微结构，并具有良好的耐久性。与投影光刻相比，生产率提高了 6.4 倍，经济成本节省了 25%。

研究人员通过外延生长中断实验研究了GaN晶体在NCSM模板上的生长行为，发现通过NCSM模板调节成核层形貌有助于控制GaN的生长取向，获得位错密度较低的外延薄膜。此外，由于仿生微结构对光子的调制，NCSM模板可以显著提高器件的光提取效率。

刘胜教授表示：“得益于这两项改进，基于NCSM模板的mini-LED的光输出能力得到了极大增强。”

他总结道：“这项研究有望实现微结构的高效制造和光电器件性能的提升。未来，我们将继续探索灵活的纳米压印技术，并期待它能有更广泛的应用。”