再三获新突破？国内外Micro LED研发加速“挺进”

2022

04·11

行家说快讯：

近段时间Micro LED微显示频频有新动态，国内外也有了新的技术突破。

? 延世大学开发高分辨率三基色Micro LED显示技术

? 庆熙大学开发用于AR设备的超高密度光学器件阵列

? Enkris 发布全彩 GaN 产品用于Micro LED 应用

延世大学开发高分辨率三基色Micro LED显示技术

据悉，延世大学电气电子工程系 Jong－hyun Ahn 教授团队的 Hwang Bo－min、Hu Luhing、Hoang Anh－Tuan 和 Choi Jae－yong 使用 MoS2 半导体和量子点实现高分辨率三基色Micro LED显示技术。

该技术发表在“Nature Nanotechnology”中，并且这是世界上首次使用二维半导体和量子点开发集成技术，有望用于开发下一代高性能增强现实 （AR） 和虚拟现实 （VR） 显示器。

为制造Micro LED 显示器，需经过将三个颜色的Micro LED 芯片单独转移到背板电路板上的复杂过程。虽然这种制造方法适用于低分辨率的大型显示器的生产，但无法满足需要高分辨率和高速操作的下一代增强现实（AR）和虚拟现实（VR）显示器。

为了克服开发Micro LED显示器的技术限制，研究团队直接在用于蓝色 LED 的氮化镓 （GaN） 晶圆上形成二维半导体二硫化钼 （MoS2），然后集成半导体电路以创建单独的半导体电路，成功实现了全球首个500 PPI（每英寸Micro LED光源数量）、无需转移工艺的高分辨率Micro LED显示屏。此外，研究团队还开发了一项技术，通过在蓝色GaN Micro LED上打印量子点实现三基色，可以显着提高显示器的工艺良率并降低生产成本。另外，该研究团队所开发的技术不仅可以简化Micro LED 显示器的复杂制造过程，还可以实现高分辨率。

庆熙大学开发用于AR设备的超高密度光学器件阵列

近日，以庆熙大学电子工程系李承铉教授为首的研究团队使用超高集成度的微型发光二极管（以下简称Micro LED）制作了光学元件阵列，其像素大小为微尘和量子点，具有出色的色彩还原性。预计光学元件阵列将用于将增强现实的图像投射到眼睛上。

该研究成果于4月6日发表在世界著名学术期刊《自然通讯》（IF＝14．919）上。

由于电子电路和Micro LED的制造基板有所不同，因此很难进行融合。通常，电子电路是在硅基板上制造的，而Micro LED 则是在氮化镓基板上制造的。为了解决这个问题，李教授的研究小组开发了一种技术，可以将厚度约为人类头发十分之一的氮化镓薄层转移到硅基板上。

基于该技术，研究团队仅采用硅电路技术，无需一般显示工艺，成功形成了世界上粒径最小（5μm）的LED像素。电子工程系学生Shin Yoo－seop解释说：“转移技术受热膨胀的影响很大，因此我们专注于在低温下制作薄合金层。”。

同时，研究团队应用量子点技术提高色彩还原率，为AR增添了真实感。量子点作为下一代发光器件备受关注，因为与传统发光材料相比，它具有高色纯度和光稳定性，因为它可以通过针对每种粒径产生不同长度的光波长而不改变类型来产生各种颜色的材料。然而，量子点易受一般半导体工艺中使用的各种溶剂的影响。

为了解决这个问题，研究小组开发了一种“高分辨率干转移法”，可以根据表面能强度选择性地形成图案。他们成功地使用量子点技术实现了 RGB 颜色，无需溶剂。即使通过显微镜观察，开发的光学像素也非常小，因此适用于可穿戴设备等小型设备。此外，光学元件像素可以通过显示高色域清晰地投射增强现实图像。

Enkris 发布全彩 GaN 产品用于Micro LED 应用

近日， Enkris Semiconductor已发布其晶圆尺寸更大的 Full Color GaN? RGB 系列产品微显示行业300mm。据悉，Enkris Semiconductor位于中国苏州工业园区，是一家为电力电子、Micro LED 和 UVC 应用提供氮化镓 （GaN） 外延片的纯代工企业。

在更大的晶圆尺寸（200－300mm）和更好的表面质量方面，GaN－on－Si LED 显示出优于其他用于 Micro LED 技术基板的优势。此外， Enkris通过利用 200mm／300mm 制造厂中最先进的硅处理技术，可以制造高性能微型 （5?m 2 ） Micro LED 像素阵列，并将其集成在硅 CMOS 驱动器上，并且成品率很高。

图 1：Enkris 的全彩 GaN RGB 系列产品。

增强现实 （AR） 和混合现实 （MR） 设备等近眼显示器需要在同一材料平台上集成高效、超细间距 （＜5?m） 的红色、绿色和蓝色像素。氮化铟镓 （InGaN） 材料可以通过调整铟含量来高效发光，跨越整个可见光谱范围。尽管已经实现了高效的蓝色和绿色 InGaN LED，但由于有源区的明显应变以及 InGaN 量子阱之间的大晶格失配导致结晶质量差，因此生长高效红色 LED 仍然非常具有挑战性。Enkris Semiconductor 通过使用其获得专利的应变工程和极化工程成功地克服了这些困难（图 1 和 2）。

图 2：Full Color GaN RGB 系列产品在硅和蓝宝石上的 IQE 比较和 EL 光谱。

波长均匀性是 Micro LED 显示器的关键因素。Enkris 表示，其全彩 GaN RGB 系列在整个 200 毫米晶圆上具有出色的波长均匀性（图 3）。此外，GaN－on－Si 蓝色 LED 晶圆的直径可达 300mm，波长相当不错，标准偏差小于 2nm（图 4）。

图 3：全彩 GaN RGB 系列 200mm LED WLD 映射。

图 4：Enkris 的 300mm GaN－on－Si 蓝色 LED WLD 映射。

另外，Enkris 还展示了基于全彩 GaN RGB 系列 200mm 外延片的 RGB Micro LED 阵列，像素尺寸范围为 2?m 至 50?m（图 5 和图 6）。得益于高质量的外延片，所有像素都可以点亮，即使是每个 2?m 2像素（在 100 x 100 阵列中）。

图 5：Enkris 的 200 毫米微型 LED 晶圆。

图 6：基于全彩 GaN RGB 系列的 Micro－LED 阵列。

“对于 Micro LED 的单片集成，将所有三种颜色集成到大尺寸 GaN－on－Si 的单一材料平台中是关键的一步。”Enkris 创始人兼首席执行官程凯博士说。“我们的全彩 GaN 系列产品将满足行业对 AR／MR 系统的要求。此外，GaN－on－Si 晶圆尺寸可放大至 300mm，我们于 2021 年 9 月推出了 1200V 300mm GaN－on－Si 平台。300mm GaN－on－Si LED 新平台将在GaN光学器件、GaN电子器件和硅器件的异质集成，”

据他介绍，Enkris 现在能够为显示行业提供真正的 RGB GaN－on－Si 外延解决方案，并推动全彩微型显示器的开发。目前，Enkris 的全彩 GaN 系列产品可用于 GaN－on－Si 和 GaN－on－sapphire 晶圆。

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