全彩色micro-LED最新Nature

最新Nature：二維材料實現垂直全彩色Micro-LED微顯示技術

【導讀】

Micro-LED (μ LED)已被探索用于增強和虛擬現實顯示應用，這些應用需要極高的每英寸像素和亮度。然而，基于紅綠藍(RGB)μ LED橫向組裝的傳統制造工藝在提升像素密度方面存在局限性。最近的垂直μ LED顯示屏的演示試圖通過堆疊獨立的RGB LED膜和自上而下的制造來解決這個問題，但是最小化堆疊μ LED的橫向尺寸是非常困難的。

【成果掠影】

今日，美國麻省理工學院Jeehwan Kim、Kwanghun Chung課題組、法國佐治亞理工學院Abdallah Ougazzaden課題組、韓國首爾世宗大學Young Joon Hong課題組以及美國弗吉尼亞大學Kyusang Lee課題組合作，報告了一種全彩色、垂直堆疊的μ LED，實現了迄今為止報道的最高陣列密度(每英寸5100?像素)和最小尺寸(4?μm)。這得益于一種基于二維材料的層轉移技術，該技術允許通過遠程或范德華外延、機械釋放和LED堆疊在二維材料涂覆的襯底上生長近亞微米厚度的RGB LED，然后自上而下地制造。有史以來最小的疊層高度約為9?μm，是實現μ LED陣列密度創紀錄的關鍵。本工作還演示了藍色μ LED與硅薄膜晶體管的垂直集成，用于有源矩陣操作。這些結果為創建用于增強和虛擬現實的全彩色μ LED顯示器提供了途徑，同時也為更廣泛的三維集成設備提供了一個可推廣的平臺。相關論文以題為“Vertical full-colour micro-LEDs via 2D materials-based layer transfer”發表在Nature上。

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【數據概況】

圖1. 采用2DLT實現的垂直堆疊全彩色μ LED? 2023 Springer Nature Limited

圖2. 通過2DLT制備超薄RGB LED膜? 2023 Springer Nature Limited

圖3. 通過波長特異性、基于PI的吸收劑預防PL? 2023 Springer Nature Limited

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

【成果啟示】

總之，本工作展示了在構建具有高器件密度的垂直堆疊全彩色μ LED陣列中，超薄單晶RGB LED薄膜的二維材料外延、層轉移和異質集成的策略。本工作還展示了基于與Si TFT垂直集成的藍色μ LED的主動矩陣顯示，以及基于2DLT的傳質過程，可以將垂直μ LED的用途擴展到大規模顯示器。通過發展具有增強材料和器件特性的遠程外延藍光和綠光LED、具有更高透明度的透明導電氧化物和分布式布拉格反射鏡結合無色粘附層可以消除LED向下發射的損耗，可以進一步提高垂直μ LED的性能。本文提出的材料、器件結構和制備工藝有望實現全彩色、基于μ LED的AR/VR微顯示器、電視和智能手機顯示器，以及廣泛的三維集成光子、電子和光電系統。

文獻鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-022-05612-1

本文由溫華供稿。