又一研究團隊在紅光Micro LED晶片領域獲突破

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晶片問題。

今年3月,美國加州大學聖塔芭芭拉分校(UCSB)宣佈首次展示了尺寸小於10μm的InGaN基紅光Micro LED晶片。

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晶元方面也獲得了突破性進展。

據外媒報導,KAUST宣佈開發出一款新型InGaN基紅光Micro LED晶片,外量子效率(EQE)有所提升,可望助力實現基於單一半導體材料的全彩化Micro LED顯示器。

業界皆知,製造藍光和綠光Micro LED所用的材料是氮化物半導體,而目前紅光Micro LED採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的生產難度和製造成本。 並且,隨著尺寸的微縮,磷化物Micro LED晶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晶格裡的原子間距的不匹配問題會造成原子級缺陷。

同時,在製造InGaN基Micro LED過程中會產生晶元側壁損傷,從而降低效率。 對此,KAUST團隊通過化學處理消除了損傷,並保持InGaN和GaN側壁介面的高晶體品質。

邊長47μm的紅光Micro LED晶片。(圖片來源:KAUST)

基於此,KAUST團隊製造了一系列邊長為98μm或47μm的方形晶元。 其中,47μm晶片的峰值波長為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晶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晶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。

儘管UCSB成功研發出了尺寸小於10μm的紅光Micro LED晶片,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品質,改善生產步驟,以此來提升紅光Micro LED晶片的外量子效率。

同樣地,KAUST團隊下一步計劃也將力爭改善尺寸更小(或小於20μm)的紅光Micro LED晶片的效率。 未來,KAUST期望透過整合基於氮化物的RGB LED來製造全彩化顯示器。

據LEDinside瞭解,KAUST團隊一直致力於研究InGaN基紅光Micro LED。 去年,KAUST與德國矽基氮化鎵專家ALLOS Semiconductors宣布達成合作關係。

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,共同研發高效矽基InGaN紅光Micro LED。

在此之前,KAUST通過採用局部應變補償(Local Strain Compensation)和改良后的MOCVD反應腔設計,在開發正向電壓(Forward Voltage)低於2.5V且高效的InGaN紅光Micro LED方面獲得了一些突破,並已在藍寶石襯底和Ga2O3(氧化鎵)襯底上生長出紅光LED。 (文:LEDinside Janice)

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