InGaN 基全彩化 Micro LED 再獲突破!紅光晶片效率顯著提升

今年5月,阿卜杜拉國王科學技術大學(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,對實現基於單一半導體材料的全彩化Micro LED顯示器有重要的推動作用。在此基礎上,KAUST近期又取得了新的突破。

據外媒報導,KAUST開發了可在整個可見光光譜范圍內高效發光的Micro LED(μLEDs)晶片,實現Micro LED的全彩化。目前,KAUST團隊的相關論文已發表在《光子學研究》(Photonics Research)期刊上。

據介紹,氮合金是一種半導體材料,通過正確的化學混合,能夠發出RGB三種顏色的光,有助於Micro LED實現RGB全彩化顯示。然而,當氮化物晶片的尺寸縮小至微米級時,發光效率也會隨著變弱。

KAUST研究團隊對此詳細解釋:縮小晶片尺寸面臨的主要障礙是在生產過程中LED結構的側壁會被損壞,而缺陷的產生則會導致漏電,進而影響晶片發光。並且,隨著尺寸的微縮,這種現象會更加明顯,因此LED晶片尺寸侷限在400μm×400μm。

不過,KAUST團隊在這個難題上實現了突破,開發出高亮度InGaN紅光Micro LED晶片,尺寸為17μm×17μm。



(Source:KAUST)

 

據悉,研究團隊採用完全校準的原子沉積技術研發出10×10的紅光Micro LED陣列,並通過化學處理消除了對LED晶片結構側壁的損傷。通過原子級觀察(需要專業工具及樣品准備),研究團隊確認,側壁在經過化學處理後具備高結晶性。

根據研究團隊觀察,晶片表面每2平方毫米區域的輸出功率高達1.76mW,而以往的產品每2平方毫米區域的輸出功率僅1mW,相比之下,新產品的輸出功率顯著提升,意味著外量子發光效率明顯提升。隨後,研究團隊將紅光Micro LED晶片與InGaN藍綠光Micro LED晶片結合,以製造出廣色域Micro LED器件 。

KAUST認為,憑借高亮度、快速響應速度、廣色域、能耗低等優點,InGaN Micro LED將是下一代Micro LED頭戴式監視器、行動手機、電視等設備的理想方案。下一步,KAUST團隊將進一步提升Micro LED的效率,並將尺寸縮小至10μm以下。

值得注意的是,在實現InGaN基Micro LED全彩化的道路上,晶能光電也取得了突破。

據LEDinside了解,晶能光電開發了硅襯底紅光Micro LED晶片,並成功制備了紅、綠、藍三基色硅襯底GaN基Micro LED陣列。不過,晶能也坦言,目前其紅光Micro LED晶片的外量子效率的測試手段還需要進一步優化。

在更小尺寸Micro LED晶片技術上,今年3月,美國加州大學聖塔芭芭拉分校(UCSB)也已宣佈首次展示了尺寸小於10μm的InGaN基紅光Micro LED晶片,不過同樣面臨外量子發光效率低的問題。據悉,這款晶片在晶圓測量上測出的EQE僅為0.2%。

UCSB指出,Micro LED的外量子發光效率至少要達到2-5%,才能夠滿足終端顯示器的要求。UCSB的下一步是改善材料品質,優化生產步驟,以實現外量子效率的提升。

由此可見,在推動Micro LED實現全彩化和商用化上,各研究團隊仍有較長的一段路要走。但可喜的是,相比往年,今年各方在Micro LED技術上取得的進展均對Micro LED產業具有關鍵性的推動作用,終端產品也逐步浮出水面,意味著廠商和消費者離Micro LED又近了一點。

(文:LEDinside Janice)

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