Micro LED发展面临的关键瓶颈分析

红光LED效率低，良率差一直以来就是Micro LED成本居高不下的两大关键瓶颈之一。

MicroLED红光效率、色彩、成本三项关键问题已经成为各大Micro LED厂商所亟待解决的问题。

近日，国内外不断传来红光问题的解决方案，虽然这些解决方案还未能开始量产应用，但无疑已经为未来重新定义可能性提供了选择。

近日，外媒有消息称，从剑桥大学分拆的公司Porotech宣布推出基于其独特GaN生产技术的首款产品，也是全球首款商业化的用于Micro LED应用的原生红光LED外延。

传统的红光LED主要基于AlInGaP材料。由于载流子扩散长度大和表面复合速度高，随着器件尺寸的减小，它们的效率急剧下降。Porotech的生产工艺可以创造出新型的多孔GaN半导体材料，该公司表示这将重新定义可能性。

Porotech首席执行官兼联合创始人朱彤彤说：“采用GaN基材料技术的Micro-LED显示器被广泛认为是唯一一种能够提供足以满足AR要求的亮度和效率的显示器。随着AR眼镜有望有一天取代智能手机——或至少减少我们与口袋中设备的交互——开发先进材料以提高性能至关重要。”

“巨量转移和红光效率低是Micro LED发展目前面临的两大关键瓶颈。“中国科学院院士、南昌大学副校长、国家硅基LED工程技术研究中心主任江风益认为，目前的红光材料使用磷化镓，效率很低，质地很脆，还属于第二代半导体材料。

江风益院士认为，磷化镓红光在Mini LED尺寸小一点可以过得去，但进入MicroLED，目前的磷化镓红光就遇到了挑战。

尤其是未来Micro LED走向柔性可折叠，目前的红光根本无法满足。

近日，江风益院士课题组在Photonics Research 2020年第8卷第11期上展示了其最新研制的高光效InGaN基橙-红光LED结果。

据了解，此项工作基于硅衬底氮化镓技术，引入了铟镓氮红光量子阱与黄光量子阱交替生长方法，并结合V形坑技术，从而大幅缓解了红光量子阱中高In组分偏析问题。再依据V形p-n结和量子阱带隙工程大幅提升了红光量子阱中的辐射复合速率。

使用该技术成功制备了一系列高效的InGaN基橙-红光LED。当发光波长分别为594、608和621 nm时，其功率转换效率分别为30.1% 、24.0%以及 16.8%，光效相较于以往报道的相同波段InGaN基LED结果整体提高了约十倍。

据高工新型显示了解，目前的RGB LED由两种材料组合而成：红光LED由磷化铟镓（InGaP）制成，而蓝光和绿光LED由氮化铟镓（InGaN）半导体组成。要在Mini/Micro LED中整合两种材料系统存在很大困难。

采用第三代半导体氮化镓材料已经成为解决红光效率及可靠性问题的可靠选择之一。

包括华灿光电在内的LED芯片企业在红光芯片领域也已经取得了一定的突破。

据华灿光电副总裁李鹏博士介绍，在红光MiniLED芯片技术方面，华灿开发出高键合良率的转移和键合工艺；并设计了顶伤防护层，优化材料沉积工艺，增强膜质，保证无外延顶伤风险。

据了解，目前华灿光电红光Micro LED效率也到达了国际领先水平，并针对不同转移方式，可以提供多种形式的MicroLED样品。

利亚德旗下的Saphlux也在2019年发布了NPQDMicro LED，并依此开发了全球首款基于纳米孔GaN材料（NPQD）的高效率量子点色彩转换Micro LED，解决了Micro LED中的红光效率、色彩、成本三项关键问题。

高工新型显示从市场了解到的消息显示，目前各厂商一方面在现有技术之上正通过工艺提升来提升Micro LED红光良率；同时也在第三代半导体的红光材料的研发上重金投入。总体而言，在MicroLED红光领域仍有较大的进步空间，继续成长才能成为未来Micro LED产业化的关键助力。

2020年12月14日-15日，由兆元光电总冠名的以“显示左右逢源，照明四处寻机”为主题的2020高工LED年会将在深圳机场凯悦酒店举办。

届时，超800+位LED产业链企业嘉宾将相聚深圳，复盘LED行业2020年的得与失，展望2021年的新图景。

Micro LED也是本届高工LED年会的关键议题之一，巨量转移技术、红光求解、检测返修等问题都将出现在各个头部企业的主题演讲中。
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