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InGaN基全彩化Micro LED再獲突破！紅光芯片效率顯著提升

2021-10-04 作者：LEDinside

今年5月，阿卜杜拉國(guó)王科學(xué)技術(shù)大學(xué)（KAUST）宣布開(kāi)發(fā)出一款新型InGaN基紅光MicroLED芯片，外量子效率（EQE）有所提升，對(duì)實(shí)現(xiàn)基于單一半導(dǎo)體材料的全彩化MicroLED顯示器有重要的推動(dòng)

今年5月，阿卜杜拉國(guó)王科學(xué)技術(shù)大學(xué)（KAUST）宣布開(kāi)發(fā)出一款新型InGaN基紅光Micro LED芯片，外量子效率（EQE）有所提升，對(duì)實(shí)現(xiàn)基于單一半導(dǎo)體材料的全彩化Micro LED顯示器有重要的推動(dòng)作用。在此基礎(chǔ)上，KAUST近期又取得了新的突破。
據(jù)外媒報(bào)道，KAUST開(kāi)發(fā)了可在整個(gè)可見(jiàn)光光譜范圍內(nèi)高效發(fā)光的Micro LED（μLEDs）芯片，實(shí)現(xiàn)Micro LED的全彩化。目前，KAUST團(tuán)隊(duì)的相關(guān)論文已發(fā)表在《光子學(xué)研究》（Photonics Research）期刊上。
據(jù)介紹，氮合金是一種半導(dǎo)體材料，通過(guò)正確的化學(xué)混合，能夠發(fā)出RGB三種顏色的光，有助于Micro LED實(shí)現(xiàn)RGB全彩化顯示。然而，當(dāng)?shù)镄酒某叽缈s小至微米級(jí)時(shí)，發(fā)光效率也會(huì)隨著變?nèi)酢?/span>
KAUST研究團(tuán)隊(duì)對(duì)此作出詳細(xì)的解釋：縮小芯片尺寸面臨的主要障礙是在生產(chǎn)過(guò)程中LED結(jié)構(gòu)的側(cè)壁會(huì)被損壞，而缺陷的產(chǎn)生則會(huì)導(dǎo)致漏電，進(jìn)而影響芯片發(fā)光。并且，隨著尺寸的微縮，這種現(xiàn)象會(huì)更加明顯，因此LED芯片尺寸局限在400μm×400μm。
不過(guò)，KAUST團(tuán)隊(duì)在這個(gè)難題上實(shí)現(xiàn)了突破，開(kāi)發(fā)出高亮度InGaN紅光Micro LED芯片，尺寸為17μm×17μm。
圖片來(lái)源：KAUST
據(jù)悉，研究團(tuán)隊(duì)采用完全校準(zhǔn)的原子沉積技術(shù)研發(fā)出10×10的紅光Micro LED陣列，并通過(guò)化學(xué)處理消除了對(duì)LED芯片結(jié)構(gòu)側(cè)壁的損傷。通過(guò)原子級(jí)觀察（需要專業(yè)工具及樣品準(zhǔn)備），研究團(tuán)隊(duì)確認(rèn)，側(cè)壁在經(jīng)過(guò)化學(xué)處理后具備高結(jié)晶性。
根據(jù)研究團(tuán)隊(duì)觀察，芯片表面每2平方毫米區(qū)域的輸出功率高達(dá)1.76mW，而以往的產(chǎn)品每2平方毫米區(qū)域的輸出功率僅1mW，相比之下，新產(chǎn)品的輸出功率顯著提升，意味著外量子發(fā)光效率明顯提升。隨后，研究團(tuán)隊(duì)將紅光Micro LED芯片與InGaN藍(lán)綠光Micro LED芯片結(jié)合，以制造出廣色域Micro LED器件 。
KAUST認(rèn)為，憑借高亮度、快速響應(yīng)速度、廣色域、能耗低等優(yōu)點(diǎn)，InGaN Micro LED將是下一代Micro LED頭戴式監(jiān)視器、移動(dòng)手機(jī)、電視等設(shè)備的理想方案。下一步，KAUST團(tuán)隊(duì)將進(jìn)一步提升Micro LED的效率，并將尺寸縮小至10μm以下。
值得注意的是，在實(shí)現(xiàn)InGaN基Micro LED全彩化的道路上，晶能光電也取得了突破。
據(jù)LEDinside了解，晶能光電開(kāi)發(fā)了硅襯底紅光Micro LED芯片，并成功制備了紅、綠、藍(lán)三基色硅襯底GaN基Micro LED陣列。不過(guò)，晶能也坦言，目前其紅光Micro LED芯片的外量子效率的測(cè)試手段還需要進(jìn)一步優(yōu)化。
在更小尺寸Micro LED芯片技術(shù)上，今年3月，美國(guó)加州大學(xué)圣塔芭芭拉分校（UCSB）也已宣布首次展示了尺寸小于10μm的InGaN基紅光Micro LED芯片，不過(guò)同樣面臨外量子發(fā)光效率低的問(wèn)題。據(jù)悉，這款芯片在晶圓測(cè)量上測(cè)出的EQE僅為0.2%。
UCSB指出，Micro LED的外量子發(fā)光效率至少要達(dá)到2-5%，才能夠滿足終端顯示器的要求。UCSB的下一步計(jì)劃是改善材料質(zhì)量，優(yōu)化生產(chǎn)步驟，以實(shí)現(xiàn)外量子效率的提升。
由此可見(jiàn)，在推動(dòng)Micro LED實(shí)現(xiàn)全彩化和商用化上，各研究團(tuán)隊(duì)仍有較長(zhǎng)的一段路要走。但可喜的是，相比往年，今年各方在Micro LED技術(shù)上取得的進(jìn)展均對(duì)Micro LED產(chǎn)業(yè)具有關(guān)鍵性的推動(dòng)作用，終端產(chǎn)品也逐步浮出水面，意味著廠商和消費(fèi)者離Micro LED又近了一點(diǎn)。
  文：LEDinside 陳佳純

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