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摘要
研究背景:
微发光二极管(µLEDs)因其小尺寸和高亮度,被认为是增强现实(AR)和虚拟现实(VR)显示应用的理想选择。然而,传统的基于侧向组装的制造工艺在提高像素密度方面存在限制。
技术突破:
研究团队报告了一种全彩、垂直堆叠的µLEDs,通过二维材料基础的层转移(2DLT)技术,实现了迄今为止报道的最小尺寸(4微米)和最高阵列密度(5100 PPI)。
2DLT技术:
2DLT技术允许在二维材料涂层的基底上通过远程外延或范德华外延生长超薄的RGB LED,然后通过机械释放和堆叠LEDs,接着进行自上而下的制造。
制造过程:
研究中使用了远程外延在石墨烯涂层的GaAs晶片上生长基于AlGaAs的红色LED,以及在hBN涂层的蓝宝石基底上通过范德华外延生长基于InGaN的绿色和蓝色LED。
光学性能、色度性能、像素密度等
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这是在苏州纳米城拍的石墨烯结构的示意模型,就比较能具象的理解所谓2D material对GaN外延进行层转移的原理了
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制造过程
2D材料+外延
1)在石墨烯涂层的GaAs衬底生长红色LED外延,并单独生长缓冲层
2)在hBN涂层的蓝宝石衬底上生长绿色外延
3)在hBN涂层的蓝宝石衬底上生长蓝色外延
外延的层转移
4)红色外延:蒸镀Ti/Ni(30nm/4um),附着TRT热敏胶带剥离并刻蚀缓冲层
5)蓝/绿色外延:蒸镀Ni/Au(10nm/10nm)并退火,溅射Al(3um)作为支撑层,附着TRT热敏胶带剥离
接收基底PI旋涂与固化
6)硅衬底上沉积SiO2(500nm)和Ti/Ni(15nm/150nm)的对位Mark作为接收基底
7)接收基底和红色外延旋转涂覆APTES及烘烤,并旋转涂覆PI前体110℃并固化30s
接收基底与外延键合
8)按压TRT上的LED外延至接收基底,并在180℃的热板上固化10min,释放TRT并最终在250℃的对流炉中1h来完全固化PI
LED Mesa台面与P/N互连
9)FeCl3和氧化剂混合溶液中去除Ti/Ni层
10)光刻和干刻定义Mesa台面,并旋涂旋涂PI图层
11)光刻和RIE刻蚀暴露P/N接触层,并溅射Ti/Au(15nm/150nm)完成P/N金属互连
12)PI吸收层的旋转涂覆与固化
13)蓝/绿光外延同理制作
硅基TFT衬底PI旋涂固化并键合
14)硅基衬底上制备TFT(详细制程略),并旋转涂覆薄的PI层
15)光刻和RIE刻蚀暴露栅极和漏极金属接触,并按层转移流程形成蓝色LED阵列
16)光刻和RIE刻蚀形成通孔暴露漏电极,并溅射Ti/Au(15nm/130nm)完成电气互连
来源:微晶绘


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