半导体氮化铟镓的红色LED，有望成为下一代显示技术的主流

沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学的研究人员成功地制造了基于自然发蓝光的半导体氮化铟镓的红色LED，这种红色LED与基于磷化铟镓的发光二极管更稳定，有望成为下一代显示技术的主流。

阿卜杜拉国王科技大学（英語：King Abdullah University of Science and Technology，简称：KAUST，是一所国际化研究型大学，其创办宗旨是促进全球的科技研究水準，建校时的捐赠总额达100亿美元。现任校长为陈繁昌。香港数学家陈繁昌为前任香港科技大学校长，曾任美国国家科学基金会助理会长（2006-2009），亦曾任加州大学洛杉矶分校自然科学学院院长（2001-2006）。

LED是由半导体制成的光源，在节能、更小的尺寸和更长的使用寿命方面，对传统的可见光源进行了改进。LED可以在整个光谱范围内发射，从紫外线到蓝色（B），绿色（G），红色（R）到红外线。微型RGB设备阵列，称为微型LED（micro-LEDs），可用于制作鲜艳的彩色显示器，这可以支撑下一代显示器和电视。

微型LED发展面临的主要挑战是将红、绿和蓝光集成到单个LED芯片中。当前的RGB LED由两种材料组合而成：红色LED由磷化铟镓（InGaP）制成，而蓝色和绿色LED由氮化铟镓（InGaN）半导体制成。集成两个材料系统很困难。研究人员、论文第一作者、华人科学家、庄哲（Zhe Zhuang）说：“创建RGB显示器需要将单独的蓝色、绿色和红色LED一起传质。”一个更简单的解决方案是在单个半导体芯片上全部创建不同颜色的LED。

如图所示该研究团队开发了一种氮化铟镓红色LED结构，其输出功率比磷化铟镓红色LED更稳定。

由于氮化铟镓半导体无法发出蓝光或绿光，因此制造单片RGB 微型LED的唯一解决方案是使用氮化铟镓。通过向混合物中引入更多的铟，这种材料有可能将其发射光从蓝色变为绿色、黄色和红色、并已预测氮化铟镓红色LED的性能要优于当前的磷化铟镓LED。

该研究团队已经成功地通过大学的的纳米制造设施，生长出高质量的富含铟的氮化铟镓，以制造红色LED。

该团队还使用铟锡氧化物（ITO）1薄膜开发了出色的透明电触点，该薄膜允许电流通过其基于氮化铟镓的琥珀色和红色LED。 “我们已经优化了ITO膜的制造，以实现低电阻和高透射率。”该团队证明了这些特性极大地提高了氮化铟镓红色LED的性能。

他们还仔细研究了不同尺寸和不同温度下的氮化铟镓红色LED。温度的变化会影响输出光功率并导致不同的色彩印象，从而使其对于实际设备性能至关重要。

庄说，“氮化铟镓红色LED的一个关键缺点是它们在高温下运行时不稳定，”“因此，我们创建了不同设计的氮化铟镓红色LED，以在高温下实现非常稳定的红光氮化铟镓源。”他们开发了一种氮化铟镓红色LED结构，其输出功率比磷化铟镓红色LED2更稳定。此外，其在高温下的发射色移小于磷化铟镓制造的一半。

该最新研究成果论文发表在最近的《应用物理通讯》上。