这两所大学研究人员合作研发叠层全彩Micro LED

近日，外媒报道，日本名城大学与沙特阿卜杜拉国王科技大学（KAUST）共同研发了像素密度为330PPI的单片叠层RGB氮化镓铟（GaInN）Micro LED阵列。

研究人员表示，该产品可应用在AR/VR/MR等头戴智能设备上，这些设备所需的微米级像素显示无法通过机械组装技术制造，因此需要用到单片制造技术。

对于氮化镓铟材料的应用，研究人员解释到，虽然基于氮化镓铟的LED在较长波长下遇到了较大的效率问题，但对于可见光谱里的红光效率，氮化镓铟已取得了新的进展。此外，相较常用的红光LED材料磷化铝镓铟，氮化镓铟LED的发光效率受Micro LED尺寸缩小的影响较小。

在Micro LED外延制造阶段，研究团队通过金属有机气相外延 (MOVPE) 技术，分两个阶段在 GaN 基板上生长 RGB Micro LED阵列材料。其中，蓝光和绿光层由名城大学团队负责生长，最后的红光阶段由KAUST团队负责生长，RGB层间由隧道结 (Tunnel Junctions,TJ) 分隔。

LED 多重堆叠结构的横截面示意图

为了提高红光层的发光效率，红光层特别包含了超晶格外延堆叠层以及红光和蓝光单量子阱（SQW）。研究人员表示，在红光LED结构中的n型GaN层和有源层之间插入蓝光氮化镓铟超晶格和氮化镓铟SQW，对于提高红光LED的发射效率起到了有效作用。

研究人员还指出，Micro LED所使用的GaN衬底非常昂贵，为了生产，有必要改用更便宜的材料，如蓝宝石材料。

在外延制造完成后，该材料被制作成密度为330PPI的RGB 像素（如图2）。Micro LED的尺寸为73μm x 20μm，器件台面尺寸为35μm x 15μm。

图2：Micro LED阵列工艺流程示意图

经研究人员测试，从基板侧收集到的数据显示，在电流密度为50A/cm²下的蓝-绿-红 Micro LED 电致发光 (EL) 光谱的峰值波长分别为486nm、514nm 和 604nm（图 3）。相应的半峰全宽 (FWHM) 为 29nm、31nm 和 52nm。研究人员表示，这些数值与单独制造的LED器件数值相似。

蓝-绿-红 Micro LED电致发光 (EL) 光谱

而在 10A/cm²的注入电流下，绿光Micro LED的光输出功率 (LOP) 几乎达到 0.8 μW，红光和蓝光的LOP分别小于0.2μW和0.1μW。