Micro-LED的高對比度，強亮度，優能效和長壽命使其成為最具潛力的下一代顯示技術。然而，傳統的micro-LED制造過程中使用的等離子體刻蝕工藝會導致器件臺面側壁嚴重受損。等離子體刻蝕產生的缺陷充當非輻射復合中心和電流泄漏通道，致使micro-LED的效率隨著器件尺寸的縮小迅速下降。

    最近，沙特阿卜杜拉國王科技大學（KAUST）先進半導體實驗室論證了一種名為選擇性熱氧化（STO）的新型micro-LED像素定義方法。這種方法免除了像素制造工藝中等離子刻蝕的需要，為進一步提升micro-LED性能提供了新的解決方案。

    此文章被國際權威期刊《Light- Science & Applications》（IF= 19.4）收錄并已經在線發表。

    KAUST的工程師們通過高溫熱退火工藝選擇性的氧化了芯片中的非像素區域，致使非像素區域內的p層和InGaN/GaN多量子阱結構發生改變，并使該區域失去發光功能。相反，像素區域被預沉積的SiO2層覆蓋并有效保護起來。值得注意的是，在SiO2的保護下，即使處于900°C的高溫環境中，像素區域的外延結構仍保持完好無損。通過STO工藝, micro-LED像素得以定義, 并顯示出低漏電和高效率等卓越的器件性能。該方法普遍適用于InGaN/GaN的不同顏色（藍，綠，紅）的micro-LED制造，有望在未來微型顯示、可見光通信和基于光學互連的存儲器等多項應用中發揮重要作用。

    此外，所提出的選STO工藝是一種自對準的micro-LED制造技術，無需傳統工藝中絕緣介質材料的鈍化和選擇性移除。由于不再引入等離子體刻蝕，像素“臺面”不再存在，芯片表面的平面化幾何構型也為驅動電路與micro-LED的單片集成提供了更好的可能性。

    李曉航教授表示：“我們的目標是將micro-LED應用于增強現實/虛擬現實 （AR/VR）的產品中。目前，利用所提出STO技術已實現小至2.3微米的micro-LED像素發光。實驗室正在計劃將制造的器件轉移到商用的微型顯示面板上做進一步的驗證。

作者簡介：

    通訊作者：李曉航教授是沙特阿卜杜拉國王科技大學（KAUST）電子與計算機工程學院副教授及先進半導體實驗室的PI兼博士生導師。現為Photonics Research副編輯和Journal of Semiconductor編委。擔任IWN等多個國際主要會議的程序或組織委員會成員。李曉航教授團隊致力于第三代半導體超寬禁帶材料、器件、物理、設備的研究，涉及器件包括LED、激光器、晶體管、光電探測器和傳感器等。這些領域預期會在未來對光電電子通信生化和生命科學等領域帶來革命性的影響。

    第一作者：劉志遠是沙特阿卜杜拉國王科技大學（KAUST）先進半導體實驗室博士研究生。研究方向為基于III-Nitride 的LED器件建模與工藝技術。目前以第一作者及共同第一作者身份在Light: Science & Application, Optics Letter等知名國際期刊發表文章共7篇。他曾于2022年International Workshop on Nitride Semiconductors （IWN） 獲得最佳海報獎，并在2023年International Conference on Nitride Semiconductors （ICNS）榮獲最佳學生獎。

    來源：李曉航教授團隊供稿