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

     研究人員表示，該產(chǎn)品可應(yīng)用在AR/VR/MR等頭戴智能設(shè)備上，這些設(shè)備所需的微米級像素顯示無法通過機械組裝技術(shù)制造，因此需要用到單片制造技術(shù)。

      對于氮化鎵銦材料的應(yīng)用，研究人員解釋到，雖然基于氮化鎵銦的LED在較長波長下遇到了較大的效率問題，但對于可見光譜里的紅光效率，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(fā)光效率受Micro LED尺寸縮小的影響較小。

      在Micro LED外延制造階段，研究團隊通過金屬有機氣相外延 (MOVPE) 技術(shù)，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(xué)團隊負責生長，最后的紅光階段由KAUST團隊負責生長，RGB層間由隧道結(jié)(Tunnel Junctions,TJ) 分隔。

LED 多重堆疊結(jié)構(gòu)的橫截面示意圖

      為了提高紅光層的發(fā)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(jié)構(gòu)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，對于提高紅光LED的發(fā)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(chǎn)，有必要改用更便宜的材料，如藍寶石材料。

     在外延制造完成后，該材料被制作成密度為330PPI的RGB 像素（如圖2）。Micro LED的尺寸為73μm x 20μm，器件臺面尺寸為35μm x 15μm。

圖2：Micro LED陣列工藝流程示意圖

     經(jīng)研究人員測試，從基板側(cè)收集到的數(shù)據(jù)顯示，在電流密度為50A/cm2下的藍-綠-紅 Micro LED 電致發(fā)光 (EL) 光譜的峰值波長分別為486nm、514nm 和 604nm（圖 3）。相應(yīng)的半峰全寬 (FWHM) 為 29nm、31nm 和 52nm。研究人員表示，這些數(shù)值與單獨制造的LED器件數(shù)值相似。

藍-綠-紅 Micro LED電致發(fā)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分別小于0.2μW和0.1μW。

    DOI 10.35848/1882-0786/aced7c（文：化合物半導(dǎo)體市場）