全彩色micro-LED最新Nature

最新Nature：二维材料实现垂直全彩色Micro-LED微显示技术

【导读】

Micro-LED (µ LED)已被探索用于增强和虚拟现实显示应用，这些应用需要极高的每英寸像素和亮度。然而，基于红绿蓝(RGB)µ LED横向组装的传统制造工艺在提升像素密度方面存在局限性。最近的垂直µ LED显示屏的演示试图通过堆叠独立的RGB LED膜和自上而下的制造来解决这个问题，但是最小化堆叠µ LED的横向尺寸是非常困难的。

【成果掠影】

今日，美国麻省理工学院Jeehwan Kim、Kwanghun Chung课题组、法国佐治亚理工学院Abdallah Ougazzaden课题组、韩国首尔世宗大学Young Joon Hong课题组以及美国弗吉尼亚大学Kyusang Lee课题组合作，报告了一种全彩色、垂直堆叠的µ LED，实现了迄今为止报道的最高阵列密度(每英寸5100 像素)和最小尺寸(4 µm)。这得益于一种基于二维材料的层转移技术，该技术允许通过远程或范德华外延、机械释放和LED堆叠在二维材料涂覆的衬底上生长近亚微米厚度的RGB LED，然后自上而下地制造。有史以来最小的叠层高度约为9 µm，是实现µ LED阵列密度创纪录的关键。本工作还演示了蓝色µ LED与硅薄膜晶体管的垂直集成，用于有源矩阵操作。这些结果为创建用于增强和虚拟现实的全彩色µ LED显示器提供了途径，同时也为更广泛的三维集成设备提供了一个可推广的平台。相关论文以题为“Vertical full-colour micro-LEDs via 2D materials-based layer transfer”发表在Nature上。

【数据概况】

图1. 采用2DLT实现的垂直堆叠全彩色µ LED© 2023 Springer Nature Limited

图2. 通过2DLT制备超薄RGB LED膜© 2023 Springer Nature Limited

图3. 通过波长特异性、基于PI的吸收剂预防PL© 2023 Springer Nature Limited

图4. 2DLT支持的全彩色垂直超小型µ LED© 2023 Springer Nature Limited

【成果启示】

总之，本工作展示了在构建具有高器件密度的垂直堆叠全彩色µ LED阵列中，超薄单晶RGB LED薄膜的二维材料外延、层转移和异质集成的策略。本工作还展示了基于与Si TFT垂直集成的蓝色µ LED的主动矩阵显示，以及基于2DLT的传质过程，可以将垂直µ LED的用途扩展到大规模显示器。通过发展具有增强材料和器件特性的远程外延蓝光和绿光LED、具有更高透明度的透明导电氧化物和分布式布拉格反射镜结合无色粘附层可以消除LED向下发射的损耗，可以进一步提高垂直µ LED的性能。本文提出的材料、器件结构和制备工艺有望实现全彩色、基于µ LED的AR/VR微显示器、电视和智能手机显示器，以及广泛的三维集成光子、电子和光电系统。

文献链接：https://www.nature.com/articles/s41586-022-05612-1

本文由温华供稿。