【摘 要】
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LED作为一种高效发光器件,在固态照明、户外显示、会议投影、军事通信等领域被广泛应用。随着微型显示、微型投影、增强现实（AR）、虚拟现实（VR）等概念的提出和应用需求,近年来,将LED尺度微米化并制备出具有高像素密度的阵列器件成为研究热点。然而,当Micro-LED芯片尺寸缩小后,器件逐渐出现电流拥挤、效率下降、漏电流增大等问题,而红绿蓝三色芯片的全彩色集成也存在良率低、速率慢、修复难等挑战,限制
【机 构】
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中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)
【出 处】
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中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
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LED作为一种高效发光器件,在固态照明、户外显示、会议投影、军事通信等领域被广泛应用。随着微型显示、微型投影、增强现实（AR）、虚拟现实（VR）等概念的提出和应用需求,近年来,将LED尺度微米化并制备出具有高像素密度的阵列器件成为研究热点。然而,当Micro-LED芯片尺寸缩小后,器件逐渐出现电流拥挤、效率下降、漏电流增大等问题,而红绿蓝三色芯片的全彩色集成也存在良率低、速率慢、修复难等挑战,限制了Micro-LED在相关领域的应用。针对上述问题,本文开展了Micro-LED阵列显示器件制备及光电特性研究,取得如下研究成果:（1）开展了倒装结构GaN基蓝光Micro-LED阵列器件的制备技术和光电特性研究。设计并制备出具有单行独立驱动能力的倒装结构GaN基蓝光Micro-LED阵列器件,其最小像素达到10μm×10μm,像素密度为1500 PPI。制备并对比分析了80μm、40μm、20μm和10μm的Micro-LED的光电特性,结果表明,倒装结构Micro-LED芯片尺寸减小后,器件的电流扩展均匀得到提升,相同电压下器件能够具备更高的电流密度,但微分串联电阻也会增加,进而影响器件的发光波长稳定性。（2）开展了垂直结构AlGaInP红光Micro-LED阵列器件的制备和光电特性研究。（1）利用晶圆键合和衬底转移技术,完成了GaAs衬底的去除,解决了GaAs衬底吸光且导热能力差的问题;（2）在窗口层制备了红光波段反射率大于90%的Ag基反射镜;（3）结合干法刻蚀、沟槽填充和电极制作技术,制作出最小像素尺寸为8μm×8μm,像素密度为2100 PPI的垂直结构红光Micro-LED阵列器件。光电测试结果表明,该方法制备的Micro-LED出光功率密度得到提升,具有稳定的发光中心波长及色彩显示能力。随着芯片尺寸减小,器件的峰值EQE和光输出功率出现下降,但光谱稳定性得到提升。（3）开展了垂直结构GaN基蓝光Micro-LED的制备和光电特性研究。通过图案化键合金属层缓解键合应力,分别使用湿法腐蚀和干法刻蚀去除u-GaN并获得了像素尺寸为32μm的垂直结构GaN基蓝光Micro-LED。（4）开展了红绿蓝三色集成全彩Micro-LED阵列器件的研究。设计并制作了倒装结构红绿蓝三色Micro-LED发光芯片;设计制作了具有无源驱动能力的硅衬底驱动背板,完成了红绿蓝三色发光芯片与硅衬底驱动背板的集成,研制出48×48全彩色Micro-LED阵列显示器件。测试结果表明,对红绿蓝三色发光芯片的驱动电流优化后,获得了112.88%的NTSC色域值。
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