厦门大学张荣研究团队：Micro LED关键攻关方向

    厦门大学张荣、陈忠、郭伟杰团队，在国际权威期刊《Progress in Quantum Electronics》发表题为“Research progresses on epitaxy and sidewall treatment for micro-LEDs”的邀稿综述。

    系统综述了近年来Micro LED外延生长、像素隔离、侧壁处理及全彩集成等领域的研究进展，重点阐述了有效揭示微观结构与器件光电性能间构效关系的科学发现，并展望了该领域的关键攻关方向。

    全彩集成

    全彩化是Micro LED显示的核心目标，目前主流技术分为异质集成与垂直堆叠两大路线。将InGaN基蓝光、绿光Micro LED阵列与AlGaInP基红光Micro LED阵列，通过倒装键合与CMOS背板集成形成异质集成架构，兼具InGaN基器件高量子效率与AlGaInP基器件窄光谱优势。通过RGB量子阱垂直堆叠与选择性刻蚀相结合的单片集成方案，已经实现了30μm像素间距的像素阵列。这些工作都为全彩器件性能的突破奠定了基础。

图1 全彩Micro LED的多元化堆叠集成结构设计

    关于Micro LED全彩化进展，在《2025 MLED显示白皮书》中提到：

    “......长期以来，"红光效率低"和"三色集成难"等问题一直制约着MicroLED技术的发展。业内企业通过量子点色转换技术(QDPR)与混合堆叠结构的创新结合，成功实现了单片全彩集成，打破了产业化的最大障碍。

    如鸿石智能推出的"基于混合堆叠结构的单片全彩微显示光芯片"，该方案将量子点材料与半导体光刻工艺深度融合，在蓝绿Micro LED晶圆像素点上实现纳米级精准沉积红光量子点，使单红光亮度峰值达到200万nits，显著超越了传统AIGalnP材料的红光芯片性能。此外，量子点色转换技术的可靠性也取得了显著提升......”

    侧壁处理

    高分辨率Micro LED显示，要求Micro LED芯片尺寸要足够小。但是，器件制备的干法蚀刻过程，会在Micro LED台面侧壁引入缺陷，造成载流子非辐射复合，导致Micro-LED的发光效率随尺寸缩小而快速下降。近期的相关研究表明，干法蚀刻后的侧壁处理，可以有效地削弱侧壁缺陷的不利影响。侧壁区域不仅影响Micro-LED的内量子效率，还影响其光提取效率。在侧壁处理过程中，内量子效率与光提取效率之间面临竞争关系，精准地调节两者间竞合关系，才能够实现发光效率的有效优化。

图2 Micro LED侧壁调控技术及相关构效关系

    总结与展望

    本综述指出，尽管Micro LED在效率提升、全彩集成等方面仍存挑战，但外延设计、刻蚀工艺、侧壁后处理的协同优化已显著提升器件性能。未来仍需深化载流子动力学定量研究，推动外延、蚀刻、侧壁处理、光分布调控协同优化，攻克驱动背板集成与制造成本难题，以加速其显示领域的规模化落地。

    该工作得到国家自然科学基金（62474149）、福建省自然科学基金（2024J01052）、厦门市科技计划项目（项目编号3502Z20241021、3502Z20241019和3502Z2019101）等项目资助，厦门大学为第一署名单位，郭伟杰、陈忠为通讯作者。