香港科技大學(xué)(港科大)工�(xué)院成功研�(fā)一款全球首�(chuàng)的深紫外Micro LED顯示陣列晶元,此高光效晶元可配合�(wú)掩模紫外光光刻技�(shù),提升其光輸出功率密度準(zhǔn)確�,并以較低成本及更速效的方法推�(dòng)半導(dǎo)體晶片生�(chǎn)的技�(shù)�(fā)展�
這項(xiàng)研究由港科大先�(jìn)顯示與光電子技�(shù)�(guó)家重�(diǎn)�(shí)�(yàn)室創(chuàng)始主任郭海成教授指導(dǎo),并與南方科技大學(xué)和中�(guó)科學(xué)院蘇州納米所合作�
是次研究由港科大先�(jìn)顯示與光電子技�(shù)�(guó)家重�(diǎn)�(shí)�(yàn)室創(chuàng)始主任郭海成教授(中)指�(dǎo),研究團(tuán)�(duì)核心成員馮鋒博士(左)為第一作者,�(tuán)�(duì)亦包括劉弈镈博士(右�,兩位均為港科大電子及計(jì)算機(jī)工程�(xué)系的博士后研究員�
光刻�(jī)是用以制造半�(dǎo)體的重要�(shè)�,它利用短波�(zhǎng)的紫外光�(gòu)成不同圖�,從而生�(chǎn)出各種集成電路晶�。然�,這種�(yùn)用傳�(tǒng)汞燈和深紫外LED光源的制作有不足之處,例如器件尺寸大、解析度�、能源消耗高、輸出的光效低且功率密度不足,不利于晶片制作�
為了解決上述難題,研究團(tuán)�(duì)制造了一�(gè)�(wú)掩模光刻原型�(jī)平臺(tái),利用它制作了首�(gè)由深紫外Micro LED�(wú)掩模曝光的Micro LED顯示陣列晶元。過(guò)程中提高了紫外光萃取效率、增�(qiáng)其熱分布效能,并改善了晶體外延的�(yīng)力釋��
上圖的電致發(fā)光圖像顯示出其光輸出�(zhì)量高,測(cè)試在日常�(yùn)作電流密度的范圍�(nèi),晶元都能提供穩(wěn)定的光輸�,即使是�(xì)小至三微米的器件中亦�。下圖顯示深紫外microLED顯示陣列晶元能提供穩(wěn)定的光輸出功�,成功顯出影像供圖案�(zhuǎn)移使��
郭教授特別提到:「團(tuán)�(duì)制作的Micro LED顯示陣列晶元成功�(shí)�(xiàn)了多�(xiàng)�(guān)鍵性技�(shù)突破,包括提高了光源的功率及效能、圖案顯示解析度、提升熒幕性能及快速曝光能力。此Micro LED顯示晶元有效地將紫外光源和掩模版上的圖案融為一�,迅速地提供足夠的輻照劑量為光阻劑�(jìn)行光�(xué)曝光,推�(jìn)半導(dǎo)體生�(chǎn)技�(shù)�(fā)�?�?/p>
郭教授�(jìn)一步指出:「近年來(lái),低成本、高精度的無(wú)掩模光刻技�(shù)已成為半�(dǎo)體行�(yè)的新興研�(fā)熱點(diǎn)。由于這種技�(shù)能夠更靈活調(diào)整曝光圖�,從而提供更多樣化的定制選項(xiàng),并節(jié)省制造光刻掩模版的成�。因�,對(duì)于自主開(kāi)�(fā)半導(dǎo)體設(shè)備而言,有助提高光阻劑敏感度的短波�(zhǎng)Micro LED技�(shù)顯得尤為�(guān)�?�?/p>
港科大電子及�(jì)算機(jī)工程�(xué)系博士后研究員馮鋒博士總�(jié)道:「與其他具代表性的研究相比,我們實(shí)�(xiàn)了更小的器件尺寸、更低的�(qū)�(dòng)電壓、更高的外量子效率、更高的光功率密�、更大規(guī)模的陣列尺寸,以及更高的顯示解析�。這些都是�(guān)鍵的性能提升,各�(xiàng)指標(biāo)均顯�,本研究的成果領(lǐng)先全�。�
論文題為「High-Power AlGaN Deep-Ultraviolet Micro-Light-Emitting Diode Displays for Maskless Photolithography�,全文刊登于頂尖期刊《自然光子》。自�(fā)表以�(lái),本研究在業(yè)界內(nèi)獲得廣泛�(rèn)�,并于「第十屆�(guó)際第三代半導(dǎo)體論壇」被�(píng)�2024年度中國(guó)第三代半�(dǎo)體技�(shù)十大�(jìn)展之一�
展望下一階段的研究,�(tuán)�(duì)�(jì)劃繼�(xù)提升AlGaN深紫外Micro LED的各�(xiàng)性能,并改�(jìn)原型�(jī),開(kāi)�(fā)2k�8k高解析度的深紫外Micro LED顯示熒幕�
本研究的第一作者為馮鋒博士,通訊作者則為港科大電子及計(jì)算機(jī)工程�(xué)系的客席副教授兼南方科技大學(xué)副教授劉召軍。團(tuán)�(duì)成員還包括港科大電子及計(jì)算機(jī)工程�(xué)系的博士后研究員劉弈镈博�、博士畢�(yè)生張珂博士,以及�(lái)自各合作�(jī)�(gòu)的研究人��
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