Micro-LED的高對比度，強亮度，優(yōu)能效和長壽命使其成為最具潛力的下一代顯示技術(shù)。然而，傳統(tǒng)的micro-LED制造過程中使用的等離子體刻蝕工藝會導(dǎo)致器件臺面?zhèn)缺趪乐厥軗p。等離子體刻蝕產(chǎn)生的缺陷充當(dāng)非輻射復(fù)合中心和電流泄漏通道，致使micro-LED的效率隨著器件尺寸的縮小迅速下降。
最近，沙特阿卜杜拉國王科技大學(xué)（KAUST）先進半導(dǎo)體實驗室論證了一種名為選擇性熱氧化（STO）的新型micro-LED像素定義方法。這種方法免除了像素制造工藝中等離子刻蝕的需要，為進一步提升micro-LED性能提供了新的解決方案。
此文章被國際權(quán)威期刊《Light- Science & Applications》（IF= 19.4）收錄并已經(jīng)在線發(fā)表。
KAUST的工程師們通過高溫?zé)嵬嘶鸸に囘x擇性的氧化了芯片中的非像素區(qū)域，致使非像素區(qū)域內(nèi)的p層和InGaN/GaN多量子阱結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，并使該區(qū)域失去發(fā)光功能。相反，像素區(qū)域被預(yù)沉積的SiO2層覆蓋并有效保護起來。值得注意的是，在SiO2的保護下，即使處于900°C的高溫環(huán)境中，像素區(qū)域的外延結(jié)構(gòu)仍保持完好無損。通過STO工藝, micro-LED像素得以定義, 并顯示出低漏電和高效率等卓越的器件性能。該方法普遍適用于InGaN/GaN的不同顏色（藍，綠，紅）的micro-LED制造，有望在未來微型顯示、可見光通信和基于光學(xué)互連的存儲器等多項應(yīng)用中發(fā)揮重要作用。
此外，所提出的選STO工藝是一種自對準(zhǔn)的micro-LED制造技術(shù)，無需傳統(tǒng)工藝中絕緣介質(zhì)材料的鈍化和選擇性移除。由于不再引入等離子體刻蝕，像素“臺面”不再存在，芯片表面的平面化幾何構(gòu)型也為驅(qū)動電路與micro-LED的單片集成提供了更好的可能性。
李曉航教授表示：“我們的目標(biāo)是將micro-LED應(yīng)用于增強現(xiàn)實/虛擬現(xiàn)實 （AR/VR）的產(chǎn)品中。目前，利用所提出STO技術(shù)已實現(xiàn)小至2.3微米的micro-LED像素發(fā)光。實驗室正在計劃將制造的器件轉(zhuǎn)移到商用的微型顯示面板上做進一步的驗證。
作者簡介：
通訊作者：李曉航教授是沙特阿卜杜拉國王科技大學(xué)（KAUST）電子與計算機工程學(xué)院副教授及先進半導(dǎo)體實驗室的PI兼博士生導(dǎo)師?，F(xiàn)為Photonics Research副編輯和Journal of Semiconductor編委。擔(dān)任IWN等多個國際主要會議的程序或組織委員會成員。李曉航教授團隊致力于第三代半導(dǎo)體超寬禁帶材料、器件、物理、設(shè)備的研究，涉及器件包括LED、激光器、晶體管、光電探測器和傳感器等。這些領(lǐng)域預(yù)期會在未來對光電電子通信生化和生命科學(xué)等領(lǐng)域帶來革命性的影響。
第一作者：劉志遠是沙特阿卜杜拉國王科技大學(xué)（KAUST）先進半導(dǎo)體實驗室博士研究生。研究方向為基于III-Nitride 的LED器件建模與工藝技術(shù)。目前以第一作者及共同第一作者身份在Light: Science & Application, Optics Letter等知名國際期刊發(fā)表文章共7篇。他曾于2022年International Workshop on Nitride Semiconductors （IWN） 獲得最佳海報獎，并在2023年International Conference on Nitride Semiconductors （ICNS）榮獲最佳學(xué)生獎。
