山东大学实现单片集成全GaN有源驱动MicroLED显示模块突破

5月7日，山东大学集成电路学院刘超教授团队宣布在Micro LED显示技术领域取得重要进展，实现了单片集成全氮化镓（GaN）有源驱动的Micro LED显示模块。

Micro LED凭借高亮度、高对比度、长寿命和低功耗等优势，被视为下一代高端显示技术的重要方向。不过，目前主流的硅基CMOS或TFT像素驱动方案，与GaN基Micro LED在材料和工艺上存在兼容性问题，通常需要复杂的巨量转移和金属键合工艺。

这一混合集成路线不仅容易带来热失配、寄生效应及对准误差等问题，也增加了制造成本，制约了大面积、高密度Micro LED显示的产业化进程。因此，在单一GaN平台上实现像素电路与Micro LED的单片集成，成为行业重点研究方向。

图1 单片集成全GaN基2T1C-μLED显示模块的（a）结构示意图，（b）等效电路图和（c）光学显微镜图像，以及（d）亮度调控与（e）开关切换测试结果。

针对这一问题，刘超教授团队开发了自对准选区外延再生长技术。基于4英寸GaN基高电子迁移率晶体管（HEMT）外延结构，团队实现了晶圆级Micro LED的精准再生长与无缝电学互连，制备出的Micro LED结构在厚度一致性和组分均匀性方面表现良好。

同时，团队研制的全GaN基2T1C-μLED显示模块，实现了稳定的亮度调控和可靠的开关切换，展现出全GaN单片集成架构在高刷新率和精细灰度控制方面的应用潜力。相比传统混合集成方案，该技术可省去复杂的转移与键合工艺，在降低制造复杂度和成本的同时，进一步发挥GaN材料在高频、高效和高可靠性方面的优势。

相关成果以《All-GaN monolithic integration of 2T1C pixel circuits with μLEDs》为题，发表于光学期刊 Optics Letters。山东大学集成电路学院博士研究生高一品为论文第一作者，刘超教授为通讯作者。该研究获得国家重点研发计划青年科学家项目支持。（来源：山东大学）