Micro LED为次世代显示器的关键技术，拥有高亮度、高效率、高解析度与低耗能等诸多优点，使其于新兴产品的创新应用潜力无穷，如车载显示屏、AR/VR以及各种穿戴式与可携式装置等。
为此，研究人员正尝试使用红(R)、绿(G)、蓝(B)三种颜色的Micro LED来实现全彩微型显示器(full-color display)。随着Micro LED元件尺寸微缩，氮化铟镓基(InGaN-based)的蓝光与绿光Micro LED仍可保持优异的外部量子效率(External Quantum Efficiency, EQE)，但常见的磷化铝镓铟基(AlGaInP-based)的红光LED却会因尺寸微缩与温度升高而有效率剧降的现象。
所幸，研究人员发现InGaN红光Micro LED的尺寸与温度效应皆相对较小，并可实现单一材料RGB全彩微型显示，InGaN红光Micro LED技术发展也因此备受关注。
然而，铟(In)含量高的InGaN红光Micro LED发光效率则会受限于量子局限史塔克效应(Quantum-Confined Stark effect, QCSE)，因此，如何提升其EQE遂成为该领域研究人员的重要课题。
阳明交通大学郭浩中教授与鸿海研究院(HHRI)陈仕诚博士团队以及沙乌地阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学(KAUST) Kazuhiro Ohkawa教授(InGaN红光Micro LED研究先驱)合作，共同开发高效率InGaN红光Micro LED。
如图一所示，该元件设计有三项关键技术：
（一）使用超晶格(Superlattice, SL)结构作为缓冲层，释放红光Micro LED元件量子井(Quantum Well, QW)的应力，进而提高磊晶品质与减缓QCSE；
（二）使用原子层沉积(Atomic Layer Deposition, ALD)钝化处理(passivation)，减少元件侧壁的漏电流；
（三）使用分布式布拉格反射镜(distributed Bragg reflectors, DBR)提高元件的光萃取效率(Light Extraction Efficiency, LEE)。
元件性能如图二所示，直径25 µm红光InGaN Micro LED EQE可达到5.02% @ 112 A/cm2，且efficiency droop仅有9.1%。除了微型显示功用之外，由25 µm红光InGaN Micro LED所组成之阵列可实现高达271 MHz的调制频宽，其传输位元速率可达350 Mbit/s。
说明了InGaN红光Micro LED在实现单石整合(monolithic integration)全彩微型显示与可见光通讯极具发展潜力。此研究成果《High-efficiency InGaN red micro LEDs for visible light communication》已于今年七月发表在国际顶尖光电期刊Photonics Research，全文详见https://doi.org/10.1364/PRJ.462050。
图二 (a) 25um InGaN红光Micro LED 外部量子效率-电流密度关系图 (b) 各研究团队InGaN红光Micro LED外部量子效率纪录。
此外，阳明交大与鸿海研究院团队也经由结合新颖纳米多孔分布式布拉格反射镜(nanoporous distributed Bragg reflectors)与原子层沉积技术(Atomic Layer Deposition)，制作出当前最高调制频宽(442 MHz)的极性黄绿光氮化镓Micro LED元件。
该研究成果《Toward high-bandwidth yellow-green micro-LEDs utilizing nanoporous distributed Bragg reflectors for visible light communication》亦于今年七月刊登在国际顶尖光电期刊Photonics Research，全文详见https://doi.org/10.1364/PRJ.462519。
来源：LEDinside
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