美国加州大学在红光Micro LED芯片获突破！

MicroLED.cn 技术文章 2021-05-12 13:23:04 137770 0 | 文章出自：ALLOS MicroLED

近年来，随着MicroLED的市场认可度和需求逐渐提升，生产技术难题也加速取得了进展，例如技术瓶颈之一的红光Micro LED芯片问题。

今年3月，美国加州大学圣塔芭芭拉分校（UCSB）宣布首次展示了尺寸小于10μm的InGaN基红光Micro LED芯片。

图片来源：UCSB

近日，沙特阿卜都拉国王科技大学（KAUST）团队在研究InGaN基红光Micro LED芯片方面也获得了突破性进展。

据外媒报道，KAUST宣布开发出一款新型InGaN基红光Micro LED芯片，外量子效率（EQE）有所提升，可望助力实现基于单一半导体材料的全彩化Micro LED显示器。

业界皆知，制造蓝光和绿光Micro LED所用的材料是氮化物半导体，而目前红光Micro LED采用的则是磷化物半导体。需要注意的是，不同半导体材料的结合会增加RGB全彩Micro LED的生产难度和制造成本。并且，随着尺寸的微缩，磷化物Micro LED芯片的效率将显著降低。

另外，发射红光的InGaN可通过增加材料中的铟含量实现，但这种方式会降低所得LED的效率，因为GaN和InGaN晶格里的原子间距的不匹配问题会造成原子级缺陷。

同时，在制造InGaN基Micro LED过程中会产生芯片侧壁损伤，从而降低效率。对此，KAUST团队通过化学处理消除了损伤，并保持InGaN和GaN侧壁界面的高晶体质量。

边长47μm的红光Micro LED芯片

基于此，KAUST团队制造了一系列边长为98μm或47μm的方形芯片。其中，47μm芯片的峰值波长为626nm，外量子效率可达0.87%；而且，红光Micro LED的颜色接近行业标准Rec. 2020定义的原红色，因此KAUST认为颜色纯度达到了最佳状态。

值得关注的是，改善红光Micro LED芯片效率仍是相关厂商研究的重点。此前UCSB就指出，小尺寸及高效率对生产Micro LED而言都至关重要，其中，Micro LED芯片的外量子效率必须至少为2-5%才能够满足Micro LED显示器的要求。

尽管UCSB成功研发出了尺寸小于10μm的红光Micro LED芯片，但外量子效率仅为0.2%，远达不到目标。不过，UCSB已开始计划提升材料的质量，改善生产步骤，以此来提升红光Micro LED芯片的外量子效率。

同样地，KAUST团队下一步计划也将力争改善尺寸更小（或小于20μm）的红光Micro LED芯片的效率。未来，KAUST期望通过集成基于氮化物的RGB LED来制造全彩化显示器。

据了解，KAUST团队一直致力于研究InGaN基红光Micro LED。去年，KAUST与德国硅基氮化镓专家ALLOS Semiconductors宣布达成合作关系。

图片来源：ALLOS

双方旨在解决限制氮基红光LED在实际工业应用的晶格失配（lattice mismatch ）和量子限制斯塔克效应（quantum-confined Stark effect，QCSE）等问题，共同研发高效硅基InGaN红光Micro LED。

在此之前，KAUST通过采用局部应变补偿（Local Strain Compensation）和改良后的mocvd反应腔设计，在开发正向电压（Forward Voltage）低于2.5V且高效的InGaN红光Micro LED方面获得了一些突破，并已在蓝宝石衬底和Ga2O3（氧化镓）衬底上生长出红光LED。