隨著增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）技術(shù)的發(fā)展，對(duì)于顯示技術(shù)的而言，亮度、對(duì)比度、分辨率、設(shè)備壽命等等指標(biāo)都面臨著新的挑戰(zhàn)。而基于微型顯示技術(shù)的設(shè)備具有可以單獨(dú)調(diào)整色彩的特性，因此能夠勝任這種日益增加的需求。

　　圖片1  RGB LED 像素制備流程圖（亞像素刻蝕、樣本平面化、電氣觸點(diǎn)形成）

 

　　LED的制備流程

 

　　首先，研究人員利用金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相淀積技術(shù)（MOCVD）在2英寸藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)多層InGaN/GaN量子阱結(jié)構(gòu)。其中銦（In）的比例以及量子阱結(jié)構(gòu)的厚度經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)以用來(lái)產(chǎn)生紅光，其波長(zhǎng)大于600nm。并在量子阱結(jié)構(gòu)之上生長(zhǎng)一層20nm厚的鋁鎵氮（Al0.2Ga0.8N）電子隔離層以及一層p型摻雜氮化鎵（GaN）觸點(diǎn)層。

 

　　如圖1所示，在第一步中，納米柱結(jié)構(gòu)通過(guò)鎳（Ni）掩膜板刻蝕實(shí)現(xiàn)，而顏色的變化通過(guò)局部應(yīng)變技術(shù)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)不同直徑的納米柱可以異質(zhì)結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生不同的應(yīng)變效果。對(duì)于150nm直徑的納米柱，其可以光致激發(fā)出綠光，而50nm的納米柱可以產(chǎn)生藍(lán)光。紅光主要是從矩形量子阱結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生。

 

　　顏色的混色機(jī)理

 

　　首先，RGB三色平衡通過(guò)調(diào)整亞像素的面積實(shí)現(xiàn)。

 

　　紅光：160,000μm2

 

　　綠光：2050μm2

 

　　藍(lán)光：370μm2

 

　　而對(duì)于大面積的結(jié)構(gòu)，其應(yīng)變也會(huì)越明顯。這種應(yīng)變會(huì)導(dǎo)致整個(gè)光效的減小，其原因主要來(lái)自量子限制史塔克效應(yīng)（QCSE），其中的電荷極化III族氮化物的化學(xué)鍵會(huì)產(chǎn)生一個(gè)額外的電場(chǎng)，這個(gè)電場(chǎng)會(huì)抑制電子與空穴的再結(jié)合。

 

　　除此之外，偏置電壓也對(duì)平衡RGB三色的輸出功率有一定的作用。在一般的微型顯示設(shè)備中，偏置電壓能夠穩(wěn)定的調(diào)解發(fā)光區(qū)域的功率輸出。

　　圖2  （a）輸出光譜與相對(duì)應(yīng)的樣品圖片（b）每一個(gè)樣品光譜的CIE 1931色彩坐標(biāo)

 

　　如圖2所示，每一種RGB的顏色組合都具有一個(gè)波長(zhǎng)峰值，比如490nm（藍(lán)色）、518nm（綠色）、600nm（紅色）。同時(shí)，在兩種混合的樣品中還可以組合出黃色和青藍(lán)色。

 

　　而在色域方面，如圖2（b）所示，通過(guò)樣品的CIE1931坐標(biāo)統(tǒng)計(jì)，研究人員發(fā)現(xiàn)這種LED技術(shù)的色域表現(xiàn)還存在一定缺陷。

 

　　結(jié)論

 

　　盡管目前該LED技術(shù)在色域方面還未能滿足廣色域顯示應(yīng)用的需求，但是該器件在顯示效果方面具有良好的線性特性，有效的控制了顯示串?dāng)_問(wèn)題。研究人員也表示，如果大幅提升外延生長(zhǎng)技術(shù)以及優(yōu)化小直徑納米柱器件的電學(xué)特性，也許這種技術(shù)可以達(dá)到OLED顯示的水平。

 

　　參考文獻(xiàn)

 

　　Chung,K., Sui, J., Demory, B., & Ku, P.-C. (2017). Color mixing frommonolithically integrated InGaN-based light-emitting diodes by local strainengineering. Applied Physics Letters, 111(4), 41101.

 

　　http://doi.org/10.1063/1.4995561