據(jù)外媒報(bào)道，美國(guó)加州大學(xué)圣塔芭芭拉分校（University of California, Santa Barbara，UCSB）宣稱已首次展示了尺寸小于10微米的InGaN基紅光Micro LED芯片，并通過(guò)晶圓上量測(cè)得出外量子效率（EQE）為0.2%。
提升外量子效率仍重道遠(yuǎn)
此前，具備InGaN基紅光Micro LED芯片規(guī)模化量產(chǎn)能力的法國(guó)半導(dǎo)體材料商Soitec，在2020年發(fā)布了50微米的InGaN基紅光Micro LED器件，不過(guò)，UCSB團(tuán)隊(duì)的發(fā)言人Shubhra Pasayat指出，Soitec并沒(méi)有公布外量子效率的數(shù)據(jù)。
Pasayat表示，小于10微米的Micro LED對(duì)于Micro LED產(chǎn)業(yè)可行性商業(yè)化來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。同時(shí)，除了尺寸小之外，Micro LED芯片的外量子效率必須至少為2-5%，才能夠滿足Micro LED顯示器的要求。
不過(guò)，本次UCSB展示的InGaN基紅光Micro LED芯片外量子效率僅為0.2%。對(duì)此，Pasayat坦言，雖然目前團(tuán)隊(duì)的研究結(jié)果還遠(yuǎn)達(dá)不到目標(biāo)，但是相關(guān)研究工作已進(jìn)入初步階段，并且可以預(yù)期未來(lái)將有實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。
UCSB團(tuán)隊(duì)的下一個(gè)目標(biāo)就是提高紅光Micro LED芯片的外量子效率，目前正在計(jì)劃提升材料的質(zhì)量，改善生產(chǎn)步驟。
InGaN材料應(yīng)用前景可期
另值得注意的是，UCSB團(tuán)隊(duì)研究的是InGaN基紅光Micro LED，而非AlGaInP基紅光Micro LED，主要是因?yàn)楹笳叩男释ǔ?huì)隨著尺寸的縮小而降低等問(wèn)題。Pasayat透露，到目前為止，AlGaInP基紅光Micro LED芯片最小尺寸為20微米，而外量子效率未知。
據(jù)了解，目前的紅光LED多由AlGaInP材料制成，在正常芯片尺寸下，其效率高達(dá)60%以上。然而，當(dāng)芯片尺寸縮小到微米量級(jí)時(shí)，效率會(huì)急劇降低至1%以下。
此外，在巨量轉(zhuǎn)移制程上，AlGaInP材料的劣勢(shì)也顯而易見(jiàn)。
巨量轉(zhuǎn)移要求材料具有良好的機(jī)械強(qiáng)度，以避免在芯片抓取和放置過(guò)程中出現(xiàn)開(kāi)裂，而AlGaInP材料較差的力學(xué)性能會(huì)給巨量轉(zhuǎn)移增加新的難題。
相比之下，InGaN薄膜擁有寬帶隙可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)，在可見(jiàn)光領(lǐng)域內(nèi)擁有廣闊的應(yīng)用前景，并且Micro LED全彩顯示是其中最有潛力的應(yīng)用之一。
據(jù)悉，InGaN材料具有較好機(jī)械穩(wěn)定性和較短空穴擴(kuò)散長(zhǎng)度，且與InGaN基綠光、藍(lán)光Micro LED兼容，因此是紅光Micro LED的較佳選擇。
值得注意的是，江風(fēng)益院士團(tuán)隊(duì)去年公布了高光效InGaN基橙-紅光LED的研究突破，該研究結(jié)果也證明了InGaN材料在制作顯示應(yīng)用的紅光像素芯片上將有巨大潛力。
另外，UCSB曾與首爾偉傲世針對(duì)尺寸小于5微米Micro LED外量子效率變化趨勢(shì)展開(kāi)研究，基于研究結(jié)果，他們認(rèn)為InGaN基紅光Micro LED有望幫助制造更小尺寸的全彩化Micro LED顯示器。
同時(shí)，雙方期望通過(guò)提高亮度和可靠性等因素，促使更小尺寸的InGaN基Micro LED應(yīng)用于智能手機(jī)、AR眼鏡及4K電視等高端顯示領(lǐng)域。
