氮化镓基Micro LED新突破可实现更高显示分辨率与调制速率

　　近日，厦门大学电子科学与技术学院梅洋助理教授等在氮化镓Micro LED方面取得新进展，相关成果以“Improvement of the Emission Intensity of GaN-Based Micro-Light Emitting Diodes by a Suspended Structure”为题发表于期刊ACS Photonics。

　　上述工作由厦门大学电子科学与技术学院张保平教授领导的课题组与华东师范大学陈少强教授领导的课题组合作完成，第一作者为梅洋助理教授，通讯作者为翁国恩副教授和张保平教授。

　　据了解，课题组长期进行GaN基发光器件如谐振腔LED（RCLED）、Micro LED、以及垂直腔面发射激光器（VCSEL）研究，目前已成功实现蓝紫光、蓝光、绿光器件的电注入激射，并且在国际上首次实现了深紫外波段（UVC）VCSEL的光泵浦激射。该项工作得到了国家自然科学基金以及国家重点研发计划重点专项的资助。

　　氮化镓（GaN）基Micro LED由于在新一代显示技术、高速可见光通信等方面有着广泛的应用前景，吸引了众多研究者的关注。相比于常规尺寸LED，Micro LED可实现更高的显示分辨率与更高的调制速率。

　　图1. 半悬浮Micro LED器件制备流程及SEM照片

　　外量子效率（EQE）是表征GaN基Micro LED性能的一个重要参数，代表了有多少电注入载流子能最终转化为器件出射的光子。由于GaN材料具有较大的折射率，LED与空气界面会出现光的全反射，这就使得器件内部发光层所产生的大部分光子不能有效地逃逸出器件。

　　而且传统LED中传播方向朝向衬底一侧的光子则往往会被吸收或被困在衬底内，不能被有效地提取利用，器件整体光提取效率较低。较低的光提取效率很大程度上限制了器件的光输出功率与外量子效率。

　　张保平教授课题组通过制备具有半悬浮结构的GaN基Micro LED，有效提升了器件的光提取效率。半悬浮Micro LED器件中发光层与原有蓝宝石衬底分离，并被支撑于镀有金属反射镜的铜微米柱与铜基板上，因此其光逃逸面大幅度增加。发光层产生的光子不仅能从器件上表面出射，也能从发光层下表面逃逸出器件并被反射镜反射向上输出。

　　此外，由于发光层与衬底分离，其内部应力也得到较大程度释放，进一步提升了发光层中辐射复合速率与发光效率。相比于普通结构的GaN基Micro LED，半悬浮器件的光提取效率提升了68%，输出光功率提升了114%，为制备高性能GaN基Micro LED提供了新的思路。

　　图2. 半悬浮Micro LED与普通器件光致发光光谱对比

　　编辑：黄飞