InGaN Micro LED红光，新突破

行家说Talk · 2025-09-30

近年来，Micro LED微型显示屏凭借其高亮度特性，逐渐成为光波导式AR光机的核心显示方案。然而，由于Micro LED芯片在制造过程中存在的个体差异，易导致显示屏出现发光不均匀问题，进而造成良率偏低、成本高的产业困境。

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该项目开发了一种在亚微米纳米金字塔上生长高质量氮化铟镓（InGaN）量子阱的技术，使单一材料系统能够自然发射红、绿、蓝（RGB）光。

AR设备的的微型显示器需要小于 10μm x 10μm 的高亮 RGB 子像素。论文指出：“与有机材料相比，使用 III 族氮化物材料有望实现高效的Micro LED。然而，对于这样的像素尺寸，pick and place工艺不再适合在同一平台上组合采用 III 族氮化物材料的蓝色和绿色Micro LED 以及采用磷化物材料的红色Micro LED。”

红色发光磷化物Micro LED 在小尺寸下也存在效率损失，而颜色转换方法在沉积精度和稳定性方面也面临挑战。

该团队使用金属有机气相外延（MOVPE）技术生长了 InGaN 纳米金字塔，并以碳化硅上的外延石墨烯层作为选择性掩模。

“使用这些纳米结构可以缓解通常限制铟掺入的内部应变，”CEA-Leti 的 Amélie Dussaigne 说道。“因此，我们在量子阱中实现了 40% 氮化铟摩尔分数——这个分数足够高，可以在不降低晶体质量的情况下可靠地产生红光，”她补充道。

图片：纳米金字塔侧壁上非常规则的InGaN基量子阱。铟含量高（42%，最高可达45%），红光发射均匀。（图片由CEA-Leti提供）

研究人员表示，这项突破性进展实现了单一材料系统原生RGB发光，简化了集成过程，并提升了未来微显示器的性能。

由于纳米金字塔结构可以在亚微米尺度上进行图案化，因此非常适合AR/VR头戴式设备、智能眼镜和其他沉浸式设备所需的小于10μm的像素间距。其长期应用包括用于AR/VR的全彩微显示器、快速光通信（发射+接收），以及光伏应用和可再生氢能生产。

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