基于氮化镓 (GaN) 的发光二极管 (LED) 以卓越的能效、更长的使用寿命和更强的环境可持续性取代了传统照明技术，从而改变了照明行业。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。由于缺乏具有成本效益的原生衬底，在蓝宝石衬底上生长的异质外延膜中存在高穿透位错密度是器件性能的主要限制因素。此外，材料折射率的突然变化导致外延和衬底界面处的菲涅尔反射降低了光能利用率。

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。然而，快速、精确地加工光电器件曲面上的微结构是一项极具挑战性的任务。“常见的投影光刻方法对基底的形状非常敏感，当基底有较大的翘曲或形状不规则时，微结构定义的精度可能会降低。我们提出了一种灵活的纳米压印光刻技术，可以高通量、高质量地加工曲面上的仿生微结构。”周胜教授说。

研究人员首先进行了仿生微结构阵列和柔性纳米压印模具的设计，通过热压成型、压印、紫外曝光和专门设计的两步刻蚀工艺实现微结构的制备，得到类复眼二氧化硅微结构(NM)模板。结果表明，柔性纳米压印对衬底翘曲具有适应性，可以精确定义微结构，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NM模板上的生长行为，发现通过NM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，NM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 NM 模板的 mini-LED 光输出能力得到了极大提升。”他总结道：“这项研究有望实现微结构的高效制备和光电器件性能的提升。未来，我们将继续探索柔性纳米压印技术，期待其展现出更广泛的应用。”