新開發低電流密度且高效率之GaN Micro LED

 

刊登日期:2019/8/14
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日本產業技術總合研究所(AIST)與東北大學發表開發了一項氮化鎵(GaN)Micro LED的高效率化技術,研究團隊利用中性粒子束蝕刻技術(Neutral Particle Beam Etching),可抑制造成發光效率降低的加工損壞。將LED尺寸縮小到6μm,也不會降低發光效率,與既有製造方法相比,低電流密度的發光效率提高了5倍,未來可望應用於高效率、高解析度的Micro LED顯示器用途。

既有的Micro LED一般是採用感應耦合電漿(Inductively Coupled Plasma;ICP)技術在平面LED晶圓進行加工製作而成,但電漿的使用會造成LED側面缺陷產生,且隨著LED尺寸縮小,缺陷發生的比例也跟著增加,尤其是以對顯示器動作相當重要的低電流密度,有發光效率降低的問題。

研究團隊製作了4種尺寸大小不同的氮化鎵Micro LED,並對外部量子效率(External Quantum Efficiency)的電流密度相依性進行了比較。相對於一般製作方法在Micro LED尺寸到20μm以下,發光效率就會急遽降低,以中性粒子束蝕刻技術製作的Micro LED的發光效率就未顯現出與尺寸的相依性,即使尺寸大小縮小至6μm,發光效率也幾乎沒有降低。

大小6μm的Micro LED發光效率(電流密度5A∕平方公分)約是一般製作方法的5倍,以解析度換算的話,可望達到擴增實境∕虛擬實境(VR∕AR)用途之頭戴式顯示器(HMD)所必需之2000 ppi以上的高解析度影像。

在此項開發計畫中,產總研利用中性粒子束蝕刻技術製作氮化鎵奈米構造,東北大學則是從事以低損傷方式進行半導體材料蝕刻之技術開發。雖然此次採用的是藍光LED晶圓,但為了實現全彩Micro LED顯示器的開發,將持續推動綠色、紅色Micro LED的製作。


資料來源: 化學工業日報 / 材料世界網編譯
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