CINNO Research产业资讯,众所周知,在电子产品开发领域,产品或部件在尺寸层面上的缩小一直都是非常具有吸引力的。具体到显示领域,目前LED技术的一个重要发展方向就是进一步缩小芯片尺寸,它可以为新一代显示器——尺寸更小但仍然具有非常高分辨率的商业化打开大门。

 

根据外媒Optics & Photonics News报道,最近,沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学(KAUST,Saudi Arabia’s King Abdullah University of Science and Technology)的研究人员就在期刊论文上,报告了一种他们认为很有前景的Micro-LED技术,值得注意的是这种LED的芯片面积仅为17×17µm2。在经过详细的分析后,该研究团队认为,这种Micro-LED技术的性能非常的好,未来可用于智能手机和头戴式显示器等应用。

 

图1. 沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学(KAUST)研究团队开发了一种10×10红色Micro LED阵列,每个阵列的面积仅为17×17 µm [图片:Kazuhiro Ohkawa]

 

平滑的芯片侧壁设计

 

过去,研究人员在将LED芯片尺寸缩小到微米级别时遇到了很多问题,这些和生产相关的问题也一直影响着LED的光发射效率。这种LED芯片的尺寸非常小,特别值得注意的是,其侧壁中出现的缺陷会因为提高漏电流而影响其光输出效率,另外这一影响机理对红色Micro-LED来说更为严重。在这些问题的影响下,传统功能性LED的芯片面积一直被限制在 400 µm2以上。

 

在正确分析光效提升瓶颈背后的问题之后,该研究团队提出了一种解决侧壁电流泄漏问题的有效方法,并通过该方法从正面解决了该问题。研究人员首先使用实验室几年前率先采用的金属有机气相外延(MOVPE)工艺小心制作出氮化铟镓(InGaN)红色LED外延晶片。在这之后,研究人员进一步使用标准的光刻技术蚀刻出10×10阵列17×17µm的Micro-LED台面。

 

在最后一步,该团队仔细监控了整个湿法化学蚀刻工艺,并相应对红色LED芯片的侧壁进行清理。这一工艺期间,研究人员通过化学蚀刻去除了通常会导致光损失的侧壁缺陷。研究人员通过一系列原子尺度评估方案评估了该LED芯片性能,例如扫描和高分辨率透射电子显微镜。结果表明,该LED芯片侧壁在化学蚀刻后很好地除去了原有缺陷,显然这样可以非常有效地提升该LED的发光效率。

 

随着芯片侧壁缺陷的改善,这种新的Micro-LED芯片相对于其他传统的Micro-LED芯片而言,其光功率输出密度有了显著提高——从每平方毫米1毫瓦跃升至每平方毫米1.76毫瓦。

 

同样来自沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学的该论文共同作者兼研究负责人KazuhiroOhkawa说:“这种红色Micro-LED的高强度光输出是这篇论文最大的亮点。”

 

其他颜色

 

研究人员还通过使用单色阵列实现了其他更多颜色Micro-LED芯片的设计制作,这些设计和测试结果非常好地证明了这种Micro-LED在超高分辨率显示方面的应用潜力。从三基色的角度出发,使用这种InGaN设计的Micro-LED阵列可以发出三种基本颜色——红色、绿色和蓝色——这些正是合成其他各种不同颜色的前提。

 

据介绍,这些研究人员接下来,会继续致力于这些Micro-LED发光效率的进一步提高和芯片尺寸的进一步缩小。