與傳統LCD、OLED平板顯示相比，微型發光二極管（Micro LED）具有小尺寸（小于50μm）、高亮度、高對比度、低功耗和長壽命的優勢，被認為是顯示技術的終極方案，在增強現實（AR）/虛擬現實（VR）顯示、高端電視和智能穿戴設備等領域商用價值巨大。AR/VR的高分辨率Micro LED微顯示對驅動背板的集成度提出了極高的要求，因此目前Micro LED微顯示的驅動背板主要基于硅基CMOS技術，制造成本昂貴。而傳統的低溫多晶硅（LTPS）和金屬氧化物薄膜晶體管在驅動性能、制造工藝和成本等方面仍然存在挑戰，難以滿足實際需求。近年來，新型二維半導體TFT技術（如MoS2）也在向Micro-LED微顯示應用方向發展，但目前受材料生長和轉移技術的限制，難以實現規模化制備。碳納米管薄膜晶體管（CNT-TFT）具有高載流子遷移率、高電流驅動能力、高集成度的優勢。近年來隨著高純度半導體碳納米管薄膜規模化制備技術逐步成熟和CNT-TFTs大規模低溫制備工藝的進步，CNT-TFT技術被認為有望在Micro-LED顯示領域取得實際應用。

    北京大學碳基電子學研究團隊聯合山西北大碳基薄膜電子研究院和南京大學，開發CNT-TFT驅動的Micro-LED微顯示技術，通過引入Al2O3/SiO2柵介質疊層以及Y2O3/SiO2/PI鈍化層，優化了CNT-TFTs的電學性能。采用通常紫外光刻制備的溝道長度3μm的CNT-TFTs開態電流達10μA/μm，遷移率達27cm2/(V∙s)，可用于數百PPI（pixel per inch）分辨率的Micro-LED顯示驅動；溝道長度的0.5μm器件開態電流達到80μA/μm、遷移率達到40cm2/(V∙s)，可實現數千PPI分辨率的Micro-LED微顯示。研究團隊利用一種基于銦柱的共晶鍵合工藝，實現了2T1C CNT-TFT驅動背板和Micro-LED芯片的異質集成，鍵合成功率可達100%。團隊開發了針對CNT-TFT驅動背板的像素驅動電路和外圍控制電路，能夠支持脈沖幅度調制（PAM）和脈沖寬度調制（PWM）兩種驅動方式，成功制備并演示了首個碳納米管有源矩陣背板驅動的Micro-LED微顯示器，可實現靜態和動態圖像顯示，被審稿人評價為“迄今為止展示的性能最強的碳納米管驅動的LED顯示器”，展示了碳納米管在先進顯示驅動技術中的應用潛力。

    相關成果以題為“碳納米管有源矩陣背板驅動的Micro-LED微顯示器”(Micro-LED MicroDisplays Driven by Carbon Nanotube Active-Matrix Backplanes)的論文，于2025年6月13日在線發表于《ACS Nano》。北京大學博士生黎怡、南京大學博士后郭焱為共同第一作者，北京大學電子學院、碳基電子學研究中心、山西北大碳基薄膜電子研究院梁學磊教授和曹宇副研究員，南京大學電子科學與工程學院、江蘇省先進光子與電子材料重點實驗室周玉剛教授為共同通訊作者。

    上述研究得到國家自然科學基金、山西省科技重大專項計劃、國家重點研發計劃以及江蘇省重點研發計劃項目的資助。本項工作還得到了固態照明與節能電子學協同創新中心以及江蘇省高等教育機構優先學科發展項目的支持。