Micro LED｜單陣列僅 17×17 μm，KAUST開(kāi)發(fā)新的紅光Micro LED技術(shù)

CINNO Research產(chǎn)業(yè)資訊，眾所周知，在電子產(chǎn)品開(kāi)發(fā)領(lǐng)域，產(chǎn)品或部件在尺寸層面上的縮小一直都是非常具有吸引力的。具體到顯示領(lǐng)域，目前LED技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向就是進(jìn)一步縮小芯片尺寸，它可以為新一代顯示器——尺寸更小但仍然具有非常高分辨率的商業(yè)化打開(kāi)大門(mén)。

根據(jù)外媒Optics & Photonics News報(bào)道，最近，沙特阿拉伯阿卜杜拉國(guó)王科技大學(xué)（KAUST，Saudi Arabia’s King Abdullah University of Science and Technology）的研究人員就在期刊論文上，報(bào)告了一種他們認(rèn)為很有前景的Micro-LED技術(shù)，值得注意的是這種LED的芯片面積僅為17×17µm2。在經(jīng)過(guò)詳細(xì)的分析后，該研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，這種Micro-LED技術(shù)的性能非常的好，未來(lái)可用于智能手機(jī)和頭戴式顯示器等應(yīng)用。

圖1. 沙特阿拉伯阿卜杜拉國(guó)王科技大學(xué)(KAUST)研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種10×10紅色Micro LED陣列，每個(gè)陣列的面積僅為17×17 µm [圖片：Kazuhiro Ohkawa]

平滑的芯片側(cè)壁設(shè)計(jì)

過(guò)去，研究人員在將LED芯片尺寸縮小到微米級(jí)別時(shí)遇到了很多問(wèn)題，這些和生產(chǎn)相關(guān)的問(wèn)題也一直影響著LED的光發(fā)射效率。這種LED芯片的尺寸非常小，特別值得注意的是，其側(cè)壁中出現(xiàn)的缺陷會(huì)因?yàn)樘岣?a class="article-link" target="_blank" href="/baike/1608024.html">漏電流而影響其光輸出效率，另外這一影響機(jī)理對(duì)紅色Micro-LED來(lái)說(shuō)更為嚴(yán)重。在這些問(wèn)題的影響下，傳統(tǒng)功能性LED的芯片面積一直被限制在 400 µm2以上。

在正確分析光效提升瓶頸背后的問(wèn)題之后，該研究團(tuán)隊(duì)提出了一種解決側(cè)壁電流泄漏問(wèn)題的有效方法，并通過(guò)該方法從正面解決了該問(wèn)題。研究人員首先使用實(shí)驗(yàn)室?guī)啄昵奥氏炔捎玫慕饘儆袡C(jī)氣相外延(MOVPE)工藝小心制作出氮化銦鎵(InGaN)紅色LED外延晶片。在這之后，研究人員進(jìn)一步使用標(biāo)準(zhǔn)的光刻技術(shù)蝕刻出10×10陣列17×17µm的Micro-LED臺(tái)面。

在最后一步，該團(tuán)隊(duì)仔細(xì)監(jiān)控了整個(gè)濕法化學(xué)蝕刻工藝，并相應(yīng)對(duì)紅色LED芯片的側(cè)壁進(jìn)行清理。這一工藝期間，研究人員通過(guò)化學(xué)蝕刻去除了通常會(huì)導(dǎo)致光損失的側(cè)壁缺陷。研究人員通過(guò)一系列原子尺度評(píng)估方案評(píng)估了該LED芯片性能，例如掃描和高分辨率透射電子顯微鏡。結(jié)果表明，該LED芯片側(cè)壁在化學(xué)蝕刻后很好地除去了原有缺陷，顯然這樣可以非常有效地提升該LED的發(fā)光效率。

隨著芯片側(cè)壁缺陷的改善，這種新的Micro-LED芯片相對(duì)于其他傳統(tǒng)的Micro-LED芯片而言，其光功率輸出密度有了顯著提高——從每平方毫米1毫瓦躍升至每平方毫米1.76毫瓦。

同樣來(lái)自沙特阿拉伯阿卜杜拉國(guó)王科技大學(xué)的該論文共同作者兼研究負(fù)責(zé)人KazuhiroOhkawa說(shuō)：“這種紅色Micro-LED的高強(qiáng)度光輸出是這篇論文最大的亮點(diǎn)。”

其他顏色

研究人員還通過(guò)使用單色陣列實(shí)現(xiàn)了其他更多顏色Micro-LED芯片的設(shè)計(jì)制作，這些設(shè)計(jì)和測(cè)試結(jié)果非常好地證明了這種Micro-LED在超高分辨率顯示方面的應(yīng)用潛力。從三基色的角度出發(fā)，使用這種InGaN設(shè)計(jì)的Micro-LED陣列可以發(fā)出三種基本顏色——紅色、綠色和藍(lán)色——這些正是合成其他各種不同顏色的前提。

據(jù)介紹，這些研究人員接下來(lái)，會(huì)繼續(xù)致力于這些Micro-LED發(fā)光效率的進(jìn)一步提高和芯片尺寸的進(jìn)一步縮小。