尺寸小于10微米的红光Micro LED芯片问世!

据外媒报道,美国加州大学圣塔芭芭拉分校(University of California, Santa Barbara,UCSB)宣称已首次展示了尺寸小于10微米的InGaN基红光Micro LED芯片,并通过晶圆上量测得出外量子效率(EQE)为0.2%。

提升外量子效率仍重道远

此前,具备InGaN基红光Micro LED芯片规模化量产能力的法国半导体材料商Soitec,在2020年发布了50微米的InGaN基红光Micro LED器件,不过,UCSB团队的发言人Shubhra Pasayat指出,Soitec并没有公布外量子效率的数据。

Pasayat表示,小于10微米的Micro LED对于Micro LED产业可行性商业化来说至关重要。同时,除了尺寸小之外,Micro LED芯片的外量子效率必须至少为2-5%,才能够满足Micro LED显示器的要求。

不过,本次UCSB展示的InGaN基红光Micro LED芯片外量子效率仅为0.2%。对此,Pasayat坦言,虽然目前团队的研究结果还远达不到目标,但是相关研究工作已进入初步阶段,并且可以预期未来将有实质性的进展。

UCSB团队的下一个目标就是提高红光Micro LED芯片的外量子效率,目前正在计划提升材料的质量,改善生产步骤。

InGaN材料应用前景可期

另值得注意的是,UCSB团队研究的是InGaN基红光Micro LED,而非AlGaInP基红光Micro LED,主要是因为后者的效率通常会随着尺寸的缩小而降低等问题。Pasayat透露,到目前为止,AlGaInP基红光Micro LED芯片最小尺寸为20微米,而外量子效率未知。

据了解,目前的红光LED多由AlGaInP材料制成,在正常芯片尺寸下,其效率高达60%以上。然而,当芯片尺寸缩小到微米量级时,效率会急剧降低至1%以下。

此外,在巨量转移制程上,AlGaInP材料的劣势也显而易见。

巨量转移要求材料具有良好的机械强度,以避免在芯片抓取和放置过程中出现开裂,而AlGaInP材料较差的力学性能会给巨量转移增加新的难题。

相比之下,InGaN薄膜拥有宽带隙可调等优点,在可见光领域内拥有广阔的应用前景,并且Micro LED全彩显示是其中最有潜力的应用之一。

据悉,InGaN材料具有较好机械稳定性和较短空穴扩散长度,且与InGaN基绿光、蓝光Micro LED兼容,因此是红光Micro LED的较佳选择。

值得注意的是,江风益院士团队去年公布了高光效InGaN基橙-红光LED的研究突破,该研究结果也证明了InGaN材料在制作显示应用的红光像素芯片上将有巨大潜力。

另外,UCSB曾与首尔伟傲世针对尺寸小于5微米Micro LED外量子效率变化趋势展开研究,基于研究结果,他们认为InGaN基红光Micro LED有望帮助制造更小尺寸的全彩化Micro LED显示器。

同时,双方期望通过提高亮度和可靠性等因素,促使更小尺寸的InGaN基Micro LED应用于智能手机、AR眼镜及4K电视等高端显示领域。(LEDinside Janice编译)

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