近日，外媒報導，日本名城大學與沙特阿卜杜拉國王科技大學（KAUST）共同研發了畫素密度為330PPI的單片疊層RGB氮化鎵銦（GaInN）Micro LED陣列。

研究人員表示，該產品可應用在AR/VR/MR等頭戴智慧設備上，這些設備所需的微米級畫素顯示無法通過機械組裝技術製造，因此需要用到單片製造技術。

對於氮化鎵銦材料的應用，研究人員解釋到，雖然基於氮化鎵銦的LED在較長波長下遇到了較大的效率問題，但對於可見光譜裡的紅光效率，氮化鎵銦已取得了新的進展。此外，相較常用的紅光LED材料磷化鋁鎵銦，氮化鎵銦LED的發光效率受Micro LED尺寸縮小的影響較小。

在Micro LED外延製造階段，研究團隊通過金屬有機氣相外延（MOVPE）技術，分兩個階段在GaN 基板上生長RGB Micro LED陣列材料。其中，藍光和綠光層由名城大學團隊負責生長，最後的紅光階段由KAUST團隊負責生長，RGB層間由隧道結（Tunnel Junctions,TJ） 分隔。

▲ LED多重堆疊結構的橫截面示意圖。
 

為了提高紅光層的發光效率，紅光層特別包含了超晶格外延堆疊層以及紅光和藍光單量子阱（SQW）。研究人員表示，在紅光LED結構中的n型GaN層和有源層之間插入藍光氮化鎵銦超晶格和氮化鎵銦SQW，對於提高紅光LED的發射效率起到了有效作用。研究人員還指出，Micro LED所使用的GaN襯底非常昂貴，為了生產，有必要改用更便宜的材料，如藍寶石材料。

在外延製造完成後，該材料被製作成密度為330PPI的RGB畫素（如圖2）。Micro LED的尺寸為73μm x 20μm，器件檯面尺寸為35μm x 15μm。

▲ 圖2：Micro LED陣列製程流程示意圖。
 

經研究人員測試，從基板側收集到的數據顯示，在電流密度為50A/cm²下的藍-綠-紅Micro LED 電致發光（EL）光譜的峰值波長分別為486nm、514nm和604nm（圖3）。相應的半峰全寬（FWHM）為29nm、31nm和52nm。研究人員表示，這些數值與單獨製造的LED器件數值相似。

▲ 藍-綠-紅Micro LED電致發光（EL）光譜。
 

而在10A/cm²的注入電流下，綠光Micro LED的光輸出功率（LOP）幾乎達到0.8 μW，紅光和藍光的LOP分別小於0.2μW和0.1μW。

（LEDinside Irving編譯）