據(jù)外媒報道，美國加州大學(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，并通過晶圓上量測得出外量子效率（EQE）為0.2%。
提升外量子效率仍重道遠
此前，具備InGaN基紅光Micro LED芯片規(guī)?；慨a(chǎn)能力的法國半導(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，UCSB團隊的發(fā)言人Shubhra Pasayat指出，Soitec并沒有公布外量子效率的數(shù)據(jù)。
Pasayat表示，小于10微米的Micro LED對于Micro LED產(chǎn)業(yè)可行性商業(yè)化來說至關(guān)重要。同時，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，本次UCSB展示的InGaN基紅光Micro LED芯片外量子效率僅為0.2%。對此，Pasayat坦言，雖然目前團隊的研究結(jié)果還遠達不到目標(biāo)，但是相關(guān)研究工作已進入初步階段，并且可以預(yù)期未來將有實質(zhì)性的進展。
UCSB團隊的下一個目標(biāo)就是提高紅光Micro LED芯片的外量子效率，目前正在計劃提升材料的質(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團隊研究的是InGaN基紅光Micro LED，而非AlGaInP基紅光Micro LED，主要是因為后者的效率通常會隨著尺寸的縮小而降低等問題。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60%以上。然而，當(dāng)芯片尺寸縮小到微米量級時，效率會急劇降低至1%以下。
此外，在巨量轉(zhuǎn)移制程上，AlGaInP材料的劣勢也顯而易見。
巨量轉(zhuǎn)移要求材料具有良好的機械強度，以避免在芯片抓取和放置過程中出現(xiàn)開裂，而AlGaInP材料較差的力學(xué)性能會給巨量轉(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，在可見光領(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材料具有較好機械穩(wěn)定性和較短空穴擴散長度，且與InGaN基綠光、藍光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)益院士團隊去年公布了高光效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尺寸小于5微米Micro LED外量子效率變化趨勢展開研究，基于研究結(jié)果，他們認為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，雙方期望通過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、AR眼鏡及4K電視等高端顯示領(lǐng)域。
