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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芯片問題。
今年3月,美國加州大學圣塔芭芭拉分校(UCSB)宣布首次展示了尺寸小于10μm的InGaN基紅光Micro LED芯片。
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芯片方面也獲得了突破性進展。
據外媒報道,KAUST宣布開發出一款新型InGaN基紅光Micro LED芯片,外量子效率(EQE)有所提升,可望助力實現基于單一半導體材料的全彩化Micro LED顯示器。
業界皆知,制造藍光和綠光Micro LED所用的材料是氮化物半導體,而目前紅光Micro LED采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的生產難度和制造成本。并且,隨著尺寸的微縮,磷化物Micro LED芯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 晶格里的原子間距的不匹配問題會造成原子級缺陷。
同時,在制造InGaN基Micro LED過程中會產生芯片側壁損傷,從而降低效率。對此,KAUST團隊通過化學處理消除了損傷,并保持InGaN和GaN側壁界面的高晶體質量。
邊長47μm的紅光Micro LED芯片(來源:KAUST)
基于此,KAUST團隊制造了一系列邊長為98μm或47μm的方形芯片。其中,47μm芯片的峰值波長為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芯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芯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。
盡管UCSB成功研發出了尺寸小于10μm的紅光Micro LED芯片,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質量,改善生產步驟,以此來提升紅光Micro LED芯片的外量子效率。
同樣地,KAUST團隊下一步計劃也將力爭改善尺寸更?。ɑ蛐∮?0μm)的紅光Micro LED芯片的效率。未來,KAUST期望通過集成基于氮化物的RGB LED來制造全彩化顯示器。
據LEDinside了解,KAUST團隊一直致力于研究InGaN基紅光Micro LED。去年,KAUST與德國硅基氮化鎵專家ALLOS Semiconductors宣布達成合作關系。
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,共同研發高效硅基InGaN紅光Micro LED。
在此之前,KAUST通過采用局部應變補償(Local Strain Compensation)和改良后的MOCVD反應腔設計,在開發正向電壓(Forward Voltage)低于2.5V且高效的InGaN紅光Micro LED方面獲得了一些突破,并已在藍寶石襯底和Ga2O3(氧化鎵)襯底上生長出紅光LED。
來源:LEDinside Janice