半導(dǎo)體發(fā)光器件是固態(tài)顯示與照明技術(shù)的共同基礎(chǔ)。近年來(lái)，隨著人們對(duì)不同類(lèi)型的發(fā)光器件的深入研究，新型顯示與照明技術(shù)得到了相應(yīng)的發(fā)展，這為未來(lái)信息顯示與照明的多元化應(yīng)用奠定了良好的基礎(chǔ)。隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能、元宇宙等技術(shù)和數(shù)字經(jīng)濟(jì)的興起，新型顯示技術(shù)不斷迭代，提升顯示效果，其中Mini/Micro LED 顯示技術(shù)正成為新興顯示技術(shù)新的一極，為顯示領(lǐng)域注入了新的成長(zhǎng)動(dòng)力。
近日，第八屆國(guó)際第三代半導(dǎo)體論壇（IFWS）&第十九屆中國(guó)國(guó)際半導(dǎo)體照明論壇（SSLCHINA）于蘇州勝利召開(kāi)。本屆論壇是在國(guó)家科學(xué)技術(shù)部高新技術(shù)司、國(guó)家科學(xué)技術(shù)部國(guó)際合作司、國(guó)家工業(yè)與信息化部原材料工業(yè)司、 國(guó)家節(jié)能中心、國(guó)家新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展專(zhuān)家咨詢(xún)委員會(huì)、江蘇省科學(xué)技術(shù)廳、蘇州市科學(xué)技術(shù)局、蘇州工業(yè)園區(qū)管理委員會(huì)的大力支持下，由第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟（CASA）、中關(guān)村半導(dǎo)體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（CSA）、國(guó)家第三代半導(dǎo)體技術(shù)創(chuàng)新中心（蘇州）聯(lián)合主辦。
期間，“Mini/Micro LED及其他新型顯示技術(shù)“分論壇如期召開(kāi)。論壇由中微半導(dǎo)體設(shè)備（上海）股份有限公司、上海芯元基半導(dǎo)體科技有限公司、南京大學(xué)固態(tài)照明與節(jié)能電子學(xué)協(xié)同創(chuàng)新中心、北京康美特科技股份有限公司，長(zhǎng)春希達(dá)電子技術(shù)有限公司，江蘇省第三代半導(dǎo)體研究院協(xié)辦支持。
分會(huì)上，來(lái)自北京大學(xué)、英國(guó)斯特斯克萊德大學(xué)、清華大學(xué)、廣東省科學(xué)院半導(dǎo)體研究所、中微公司、南京大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、康美特、廈門(mén)大學(xué)、中國(guó)科技大學(xué)、西安電子科技大學(xué)等來(lái)自國(guó)內(nèi)外產(chǎn)學(xué)研用產(chǎn)業(yè)鏈的代表性專(zhuān)家們、企業(yè)家們帶來(lái)一大波精彩報(bào)告，從材料、裝備到應(yīng)用，分享Mini/Micro LED及其他新型顯示技術(shù)的最新進(jìn)展。
北京大學(xué)教授、北大東莞光電研究院院長(zhǎng)王新強(qiáng)做了題為“藍(lán)寶石襯底InGaN基紅光LED及Micro-LED”的主題報(bào)告，分享了相關(guān)研究成果，報(bào)告指出基于應(yīng)力調(diào)控方法，實(shí)現(xiàn)了藍(lán)寶石襯底上InGaN基紅光LED的MOCVD外延； 通過(guò)量子阱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提升了InGaN基紅光LED的發(fā)光效率；實(shí)現(xiàn)了小電流密度（~0.5 A/cm2）外量子效率（EQE：7.4%）的InGaN基紅光 Mini-LED，并實(shí)現(xiàn)了氮化物全彩Mini-LED顯示模塊； 制作了像素尺寸為25 μm的InGaN基紅光Micro-LED陣列和像素尺寸為10 μm的InGaN基紅光Micro-LED單顆器件；InGaN基紅光LED的發(fā)光峰半寬有待進(jìn)一步控制，以提高氮化物全彩顯示的色域范圍。
清華大學(xué)信息電子工程系光電子研究所所長(zhǎng)汪萊做了題為“面向AR微顯示應(yīng)用的超小尺寸氮化物Micro-LED研究”的主題報(bào)告，研究提出分析Micro-LED尺寸效應(yīng)的物理模型，解釋了不同波長(zhǎng)Micro-LED隨尺寸微縮效率衰減不一樣的現(xiàn)象。采用激光直寫(xiě)光刻制作了1-20μm超小尺寸Micro-LED，其中，1μm尺寸藍(lán)綠光Micro-LED效率超過(guò)10%，死區(qū)尺寸150-180nm，綠光死區(qū)更小：載流子局域化程度更高，InGaN量子點(diǎn)有助于實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)波長(zhǎng)，效率有待進(jìn)一步優(yōu)化。
復(fù)旦大學(xué)副教授田朋飛做了題為“基于InGaN硅襯底micro-LED的多色集成轉(zhuǎn)移打印技術(shù)”的主題報(bào)告，介紹了全彩顯示的量子阱堆疊、藍(lán)/黃光micro-LED堆疊、RGB micro-LED轉(zhuǎn)移，以及柔性micro-LED轉(zhuǎn)移，生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的研究進(jìn)展。結(jié)合PWM技術(shù)，獲得了micro-LED陣列在不同注入電流下產(chǎn)生的具有均一亮度的紅綠藍(lán)波長(zhǎng)發(fā)射。報(bào)告指出，隨著注入電流的增大，CIE色坐標(biāo)從紅色漂移到藍(lán)色區(qū)域，實(shí)現(xiàn)整個(gè)RGB的覆蓋，但整體色域還需進(jìn)一步提高。光遺傳學(xué)等生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用方面，去除襯底，將單片AlGaInP基LED與柔性襯底集成，形成具有顯示與心跳監(jiān)控等多功能的器件。基于硅基micro-LED轉(zhuǎn)移打印工藝實(shí)現(xiàn)的藍(lán)光光遺傳學(xué)應(yīng)用探針，高光功率密度、優(yōu)異的柔性特性、多功能集成應(yīng)用潛力等特點(diǎn)。
顯示技術(shù)正在快速發(fā)展，微型LED顯示器的分辨率要求。南京大學(xué)蘇州校區(qū)集成電路學(xué)院助理教授莊喆帶來(lái)了題為”InGaN基紅色發(fā)光二極管：從傳統(tǒng)LED到Micro-LED“的主題報(bào)告，分享了PSS或β-Ga2O3上的InGaN基紅色LED、InGaN基紅色micro-LEDs、氮化物基紅色LED的技術(shù)與性能的相關(guān)研究成果，報(bào)告指出，用于微型LED像素化的選擇性p-GaN鈍化有助于解決“尺寸效應(yīng)”。
量子點(diǎn)是納米尺寸的半導(dǎo)體晶體，是化學(xué)方法制備的半導(dǎo)體。鈣鈦礦量子點(diǎn)是一種全新材料體系，北京理工大學(xué)教授鐘海政做了題為“藍(lán)光量子點(diǎn)電致發(fā)光的若干基礎(chǔ)問(wèn)題研究”的主題報(bào)告，報(bào)告指出藍(lán)光QLED的若干基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題涉及滿(mǎn)足顯示應(yīng)用的無(wú)鎘藍(lán)光量子點(diǎn)材料十分缺乏，目前僅有ZnTeSe、InP兩個(gè)體系，亟需發(fā)展高效率無(wú)鎘量子點(diǎn)材料體系。量子點(diǎn)材料本征特性和QLED效率之間的物理關(guān)聯(lián)不清楚，目前量子點(diǎn)、傳輸層材料的優(yōu)化只能基于試錯(cuò)辦法，如何闡明QLED的工作機(jī)制，特別是QLED工作下，影響量子點(diǎn)電致發(fā)光的主要過(guò)程很重要。影響QLED壽命的主要因素不清楚，目前老化過(guò)程表征一般采用測(cè)試亮度衰減的辦法，周期十分長(zhǎng)(>350小時(shí))，亟需發(fā)展快速表征器件老化特征的手段，特別是老化過(guò)程中材料和器件的原位表征手段。
廈門(mén)大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院物理學(xué)系，副教授盧衛(wèi)芳分享了Micro-LED用GaN納米線(xiàn)上生長(zhǎng)的非極性GaInN/GaN多量子殼的系統(tǒng)研究成果，研究顯示，通過(guò)提高GaN勢(shì)壘和AlGaN間隔物的生長(zhǎng)溫度，獲得了同軸MQSs納米線(xiàn)的高結(jié)晶質(zhì)量，從而獲得了高達(dá)69%的高IQE。在嵌入p-GaN殼層的情況下，600nm處的發(fā)射峰和退化的光輸出歸因于納米線(xiàn)的c面區(qū)域中的電流局部化。優(yōu)化了同軸MQS納米線(xiàn)上p-GaN殼層的形態(tài)和晶體質(zhì)量，以抑制螺旋和弗蘭克型部分位錯(cuò)。EL光譜和光輸出結(jié)果表明，通過(guò)插入SL結(jié)構(gòu)，明顯增強(qiáng)了3倍以上，這與MQS晶體質(zhì)量的提高和c面區(qū)域的減少有關(guān)。
當(dāng)前Micro-LED的關(guān)鍵問(wèn)題涉及發(fā)光效率隨尺寸降低、巨量轉(zhuǎn)移良率、多色發(fā)光單片集成、規(guī)模化生產(chǎn)的波長(zhǎng)一致性、封裝等。效率是Micro-LED需要面對(duì)的挑戰(zhàn)，包括刻蝕導(dǎo)致的表面損傷與非輻射表面復(fù)合，需要修復(fù)。綠光紅光的高銦組分導(dǎo)致的應(yīng)力、缺陷。西安電子科技大學(xué)廣州研究院教授劉先河做了題為“用于高像素密度顯示器的高效率Micro-LED和納米LED”的主題報(bào)告，自下而上納米線(xiàn)具有諸多優(yōu)勢(shì)，包括無(wú)需刻蝕工藝，減少表面非輻射復(fù)合；有效的應(yīng)力松弛，減少缺陷增加In含量；減少來(lái)自襯底的線(xiàn)位錯(cuò)，減少非輻射復(fù)合。報(bào)告指出，用自下而上生長(zhǎng)的納米線(xiàn)成功構(gòu)建micro-LED和nano-LED；納米線(xiàn)結(jié)構(gòu)已實(shí)現(xiàn)較高的外量子效率，綠光器件EQE達(dá)到25%，紅光器件達(dá)到>2%；效率幾乎不取決于尺寸；光子晶體對(duì)發(fā)光性質(zhì)直接調(diào)控：光譜穩(wěn)定性和發(fā)光方向性；多色發(fā)光的單次外延單片集成。
南京大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院余俊馳做了題為“高透明度GaN基Micro-LED顯示器”的主題報(bào)告，研究結(jié)果顯示，雙拋藍(lán)寶石襯底氮化鎵基透明高亮度Micro-LED顯示器，屏幕尺寸0.18inch，單個(gè)像素20μm，反向漏電小于1nA。為提高透明度采用優(yōu)化設(shè)計(jì)：GaN深刻蝕、透明ITO電極、非圖形化襯底、減小引線(xiàn)寬度等。顯示區(qū)域透明度高達(dá)80%，屏幕亮度高達(dá)25000nits，發(fā)光具有良好的溫度穩(wěn)定性。滿(mǎn)足AR、HUD等設(shè)備在室內(nèi)外環(huán)境下的應(yīng)用需求，具有廣闊的應(yīng)用前景。
Micro-LED器件具有廣視角、高亮度、高對(duì)比度、高光效的特點(diǎn)。不同顯示場(chǎng)景對(duì)micro-LED提出不同出光要求，需對(duì)器件進(jìn)行出光調(diào)控。中南大學(xué)黃錦鵬做了題為“面向新型顯示的GaN基micro-LED出光調(diào)控研究”的主題報(bào)告，詳細(xì)介紹了micro-LED出光調(diào)控研究進(jìn)展，包括窄光譜、小發(fā)散角micro-LED，指向出光micro-LED，線(xiàn)偏振micro-LED，圓偏振micro-LED的研究成果。報(bào)告指出，基于RC micro-LED器件設(shè)計(jì)，結(jié)合超表面調(diào)控光場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)micro-LED出光方向的任意調(diào)控。指向出光micro-LED，實(shí)現(xiàn)垂直方向指定角度、任意空間角、分立角度出光，可用于多視點(diǎn)裸眼3D顯示。FDTD優(yōu)化設(shè)計(jì)中，采用EBL在micro-LED上集成亞波長(zhǎng)金屬光柵，制備多種尺寸線(xiàn)偏振micro-LED 。按照實(shí)驗(yàn)參數(shù)演示偏振顯示，所制備的線(xiàn)偏振 micro-LEDs實(shí)現(xiàn)了圖像分離，滿(mǎn)足3D顯示要求。金屬光柵作為底部反射鏡，介質(zhì)膜作為頂部反射鏡，實(shí)現(xiàn)具有TE線(xiàn)偏振出光的諧振腔micro-LED。在偏振micro-LED基礎(chǔ)上，進(jìn)一步集成超表面調(diào)控偏振光相位，實(shí)現(xiàn)線(xiàn)偏振 - - 圓偏振任意轉(zhuǎn)換。
沙特阿卜拉杜拉國(guó)王科技大學(xué)劉志遠(yuǎn)做了題為“基于能帶工程與機(jī)器學(xué)習(xí)的Micro-LED性能優(yōu)化”的主題報(bào)告，分享了異質(zhì)結(jié)極化和帶隙差，AlN應(yīng)變補(bǔ)償層在InGaN紅色LED中的作用，SL設(shè)計(jì)對(duì)LED效率的厚度效應(yīng)等研究進(jìn)展和成果。