近年來，隨著Micro LED的市場認可度和需求逐漸提升，生產技術難題也加速取得了進展，例如技術瓶頸之一的紅光Micro LED晶片問題。

今年3月，美國加州大學聖塔芭芭拉分校（UCSB）宣佈首次展示了尺寸小於10μm的InGaN基紅光Micro LED晶片。

圖片來源：UCSB

近日，沙特阿卜都拉國王科技大學（KAUST）團隊在研究InGaN基紅光Micro LED晶元方面也獲得了突破性進展。

據外媒報導，KAUST宣佈開發出一款新型InGaN基紅光Micro LED晶片，外量子效率（EQE）有所提升，可望助力實現基於單一半導體材料的全彩化Micro LED顯示器。

業界皆知，製造藍光和綠光Micro LED所用的材料是氮化物半導體，而目前紅光Micro LED採用的則是磷化物半導體。 需要注意的是，不同半導體材料的結合會增加RGB全彩Micro LED的生產難度和製造成本。 並且，隨著尺寸的微縮，磷化物Micro LED晶片的效率將顯著降低。

另外，發射紅光的InGaN可通過增加材料中的銦含量實現，但這種方式會降低所得LED的效率，因為GaN和InGaN晶格裡的原子間距的不匹配問題會造成原子級缺陷。

同時，在製造InGaN基Micro LED過程中會產生晶元側壁損傷，從而降低效率。 對此，KAUST團隊通過化學處理消除了損傷，並保持InGaN和GaN側壁介面的高晶體品質。

邊長47μm的紅光Micro LED晶片。（圖片來源：KAUST）

基於此，KAUST團隊製造了一系列邊長為98μm或47μm的方形晶元。 其中，47μm晶片的峰值波長為626nm，外量子效率可達0.87%;而且，紅光Micro LED的顏色接近行業標準Rec. 2020定義的原紅色，因此KAUST認為顏色純度達到了最佳狀態。

值得關注的是，改善紅光Micro LED晶片效率仍是相關廠商研究的重點。 此前UCSB就指出，小尺寸及高效率對生產Micro LED而言都至關重要，其中，Micro LED晶片的外量子效率必須至少為2-5%才能夠滿足Micro LED顯示器的要求。

儘管UCSB成功研發出了尺寸小於10μm的紅光Micro LED晶片，但外量子效率僅為0.2%，遠達不到目標。 不過，UCSB已開始計劃提升材料的品質，改善生產步驟，以此來提升紅光Micro LED晶片的外量子效率。

同樣地，KAUST團隊下一步計劃也將力爭改善尺寸更小（或小於20μm）的紅光Micro LED晶片的效率。 未來，KAUST期望透過整合基於氮化物的RGB LED來製造全彩化顯示器。

據LEDinside瞭解，KAUST團隊一直致力於研究InGaN基紅光Micro LED。 去年，KAUST與德國矽基氮化鎵專家ALLOS Semiconductors宣布達成合作關係。

圖片來源：ALLOS

雙方旨在解決限制氮基紅光LED在實際工業應用的晶格失配（lattice mismatch ）和量子限制斯塔克效應（quantum-confined Stark effect，QCSE）等問題，共同研發高效矽基InGaN紅光Micro LED。

在此之前，KAUST通過採用局部應變補償（Local Strain Compensation）和改良后的MOCVD反應腔設計，在開發正向電壓（Forward Voltage）低於2.5V且高效的InGaN紅光Micro LED方面獲得了一些突破，並已在藍寶石襯底和Ga2O3（氧化鎵）襯底上生長出紅光LED。 （文：LEDinside Janice）