這兩所大學研究人員合作研發疊層全彩Micro LED

作者 | 發布日期 2023 年 09 月 13 日 11:43 | 分類 光電

近日,外媒報道,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,該產品可應用在AR/VR/MR等頭戴智能設備上,這些設備所需的微米級像素顯示無法通過機械組裝技術制造,因此需要用到單片制造技術。

對于氮化鎵銦材料的應用,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,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,最后的紅光階段由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,對于提高紅光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,這些數值與單獨制造的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分別小于0.2μW和0.1μW。

DOI 10.35848/1882-0786/aced7c(文:集邦化合物半導體)

更多SiC和GaN的市場資訊,請關注微信公眾賬號:集邦化合物半導體。