半導體發(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，隨著人們對不同類型的發(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)、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能、元宇宙等技術(shù)和數(shù)字經(jīng)濟的興起，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)域注入了新的成長動力。
近日，第八屆國際第三代半導體論壇（IFWS）&第十九屆中國國際半導體照明論壇（SSLCHINA）于蘇州勝利召開。本屆論壇是在國家科學技術(shù)部高新技術(shù)司、國家科學技術(shù)部國際合作司、國家工業(yè)與信息化部原材料工業(yè)司、 國家節(jié)能中心、國家新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展專家咨詢委員會、江蘇省科學技術(shù)廳、蘇州市科學技術(shù)局、蘇州工業(yè)園區(qū)管理委員會的大力支持下，由第三代半導體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟（CASA）、中關(guān)村半導體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（CSA）、國家第三代半導體技術(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。論壇由中微半導體設(shè)備（上海）股份有限公司、上海芯元基半導體科技有限公司、南京大學固態(tài)照明與節(jié)能電子學協(xié)同創(chuàng)新中心、北京康美特科技股份有限公司，長春希達電子技術(shù)有限公司，江蘇省第三代半導體研究院協(xié)辦支持。
分會上，來自北京大學、英國斯特斯克萊德大學、清華大學、廣東省科學院半導體研究所、中微公司、南京大學、復旦大學、康美特、廈門大學、中國科技大學、西安電子科技大學等來自國內(nèi)外產(chǎn)學研用產(chǎn)業(yè)鏈的代表性專家們、企業(yè)家們帶來一大波精彩報告，從材料、裝備到應(yīng)用，分享Mini/Micro LED及其他新型顯示技術(shù)的最新進展。
北京大學教授、北大東莞光電研究院院長王新強做了題為“藍寶石襯底InGaN基紅光LED及Micro-LED”的主題報告，分享了相關(guān)研究成果，報告指出基于應(yīng)力調(diào)控方法，實現(xiàn)了藍寶石襯底上InGaN基紅光LED的MOCVD外延； 通過量子阱結(jié)構(gòu)設(shè)計，提升了InGaN基紅光LED的發(fā)光效率；實現(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)光峰半寬有待進一步控制，以提高氮化物全彩顯示的色域范圍。
清華大學信息電子工程系光電子研究所所長汪萊做了題為“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Micro-LED隨尺寸微縮效率衰減不一樣的現(xiàn)象。采用激光直寫光刻制作了1-20μm超小尺寸Micro-LED，其中，1μm尺寸藍綠光Micro-LED效率超過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量子點有助于實現(xiàn)長波長，效率有待進一步優(yōu)化。
復旦大學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)”的主題報告，介紹了全彩顯示的量子阱堆疊、藍/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)學應(yīng)用的研究進展。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波長發(fā)射。報告指出，隨著注入電流的增大，CIE色坐標從紅色漂移到藍色區(qū)域，實現(xiàn)整個RGB的覆蓋，但整體色域還需進一步提高。光遺傳學等生物醫(yī)學應(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)移打印工藝實現(xiàn)的藍光光遺傳學應(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。
顯示技術(shù)正在快速發(fā)展，微型LED顯示器的分辨率要求。南京大學蘇州校區(qū)集成電路學院助理教授莊喆帶來了題為”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)”。
量子點是納米尺寸的半導體晶體，是化學方法制備的半導體。鈣鈦礦量子點是一種全新材料體系，北京理工大學教授鐘海政做了題為“藍光量子點電致發(fā)光的若干基礎(chǔ)問題研究”的主題報告，報告指出藍光QLED的若干基礎(chǔ)科學問題涉及滿足顯示應(yīng)用的無鎘藍光量子點材料十分缺乏，目前僅有ZnTeSe、InP兩個體系，亟需發(fā)展高效率無鎘量子點材料體系。量子點材料本征特性和QLED效率之間的物理關(guān)聯(lián)不清楚，目前量子點、傳輸層材料的優(yōu)化只能基于試錯辦法，如何闡明QLED的工作機制，特別是QLED工作下，影響量子點電致發(fā)光的主要過程很重要。影響QLED壽命的主要因素不清楚，目前老化過程表征一般采用測試亮度衰減的辦法，周期十分長(>350小時)，亟需發(fā)展快速表征器件老化特征的手段，特別是老化過程中材料和器件的原位表征手段。
廈門大學物理科學與技術(shù)學院物理學系，副教授盧衛(wèi)芳分享了Micro-LED用GaN納米線上生長的非極性GaInN/GaN多量子殼的系統(tǒng)研究成果，研究顯示，通過提高GaN勢壘和AlGaN間隔物的生長溫度，獲得了同軸MQSs納米線的高結(jié)晶質(zhì)量，從而獲得了高達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的c面區(qū)域中的電流局部化。優(yōu)化了同軸MQS納米線上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。EL光譜和光輸出結(jié)果表明，通過插入SL結(jié)構(gòu)，明顯增強了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)。
當前Micro-LED的關(guān)鍵問題涉及發(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)的波長一致性、封裝等。效率是Micro-LED需要面對的挑戰(zhàn)，包括刻蝕導致的表面損傷與非輻射表面復合，需要修復。綠光紅光的高銦組分導致的應(yīng)力、缺陷。西安電子科技大學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”的主題報告，自下而上納米線具有諸多優(yōu)勢，包括無需刻蝕工藝，減少表面非輻射復合；有效的應(yīng)力松弛，減少缺陷增加In含量；減少來自襯底的線位錯，減少非輻射復合。報告指出，用自下而上生長的納米線成功構(gòu)建micro-LED和nano-LED；納米線結(jié)構(gòu)已實現(xiàn)較高的外量子效率，綠光器件EQE達到25%，紅光器件達到>2%；效率幾乎不取決于尺寸；光子晶體對發(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。
南京大學電子科學與工程學院余俊馳做了題為“高透明度GaN基Micro-LED顯示器”的主題報告，研究結(jié)果顯示，雙拋藍寶石襯底氮化鎵基透明高亮度Micro-LED顯示器，屏幕尺寸0.18inch，單個像素20μm，反向漏電小于1nA。為提高透明度采用優(yōu)化設(shè)計：GaN深刻蝕、透明ITO電極、非圖形化襯底、減小引線寬度等。顯示區(qū)域透明度高達80%，屏幕亮度高達25000nits，發(fā)光具有良好的溫度穩(wěn)定性。滿足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、高對比度、高光效的特點。不同顯示場景對micro-LED提出不同出光要求，需對器件進行出光調(diào)控。中南大學黃錦鵬做了題為“面向新型顯示的GaN基micro-LED出光調(diào)控研究”的主題報告，詳細介紹了micro-LED出光調(diào)控研究進展，包括窄光譜、小發(fā)散角micro-LED，指向出光micro-LED，線偏振micro-LED，圓偏振micro-LED的研究成果。報告指出，基于RC micro-LED器件設(shè)計，結(jié)合超表面調(diào)控光場，實現(xiàn)micro-LED出光方向的任意調(diào)控。指向出光micro-LED，實現(xiàn)垂直方向指定角度、任意空間角、分立角度出光，可用于多視點裸眼3D顯示。FDTD優(yōu)化設(shè)計中，采用EBL在micro-LED上集成亞波長金屬光柵，制備多種尺寸線偏振micro-LED 。按照實驗參數(shù)演示偏振顯示，所制備的線偏振 micro-LEDs實現(xiàn)了圖像分離，滿足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，實現(xiàn)具有TE線偏振出光的諧振腔micro-LED。在偏振micro-LED基礎(chǔ)上，進一步集成超表面調(diào)控偏振光相位，實現(xiàn)線偏振 - - 圓偏振任意轉(zhuǎn)換。
沙特阿卜拉杜拉國王科技大學劉志遠做了題為“基于能帶工程與機器學習的Micro-LED性能優(yōu)化”的主題報告，分享了異質(zhì)結(jié)極化和帶隙差，AlN應(yīng)變補償層在InGaN紅色LED中的作用，SL設(shè)計對LED效率的厚度效應(yīng)等研究進展和成果。