山東大學(xué)實(shí)現(xiàn)單片集成全GaN有源驅(qū)動(dòng)Micro LED顯示模塊突破

5月7日，山東大學(xué)集成電路學(xué)院劉超教授團(tuán)隊(duì)宣布在Micro LED顯示技術(shù)領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)了單片集成全氮化鎵（GaN）有源驅(qū)動(dòng)的Micro LED顯示模塊。

Micro LED憑借高亮度、高對(duì)比度、長(zhǎng)壽命和低功耗等優(yōu)勢(shì)，被視為下一代高端顯示技術(shù)的重要方向。不過(guò)，目前主流的硅基CMOS或TFT像素驅(qū)動(dòng)方案，與GaN基Micro LED在材料和工藝上存在兼容性問(wèn)題，通常需要復(fù)雜的巨量轉(zhuǎn)移和金屬鍵合工藝。

這一混合集成路線不僅容易帶來(lái)熱失配、寄生效應(yīng)及對(duì)準(zhǔn)誤差等問(wèn)題，也增加了制造成本，制約了大面積、高密度Micro LED顯示的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。因此，在單一GaN平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)像素電路與Micro LED的單片集成，成為行業(yè)重點(diǎn)研究方向。

圖1 單片集成全GaN基2T1C-μLED顯示模塊的（a）結(jié)構(gòu)示意圖，（b）等效電路圖和（c）光學(xué)顯微鏡圖像，以及（d）亮度調(diào)控與（e）開(kāi)關(guān)切換測(cè)試結(jié)果。

針對(duì)這一問(wèn)題，劉超教授團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了自對(duì)準(zhǔn)選區(qū)外延再生長(zhǎng)技術(shù)。基于4英寸GaN基高電子遷移率晶體管（HEMT）外延結(jié)構(gòu)，團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了晶圓級(jí)Micro LED的精準(zhǔn)再生長(zhǎng)與無(wú)縫電學(xué)互連，制備出的Micro LED結(jié)構(gòu)在厚度一致性和組分均勻性方面表現(xiàn)良好。

同時(shí)，團(tuán)隊(duì)研制的全GaN基2T1C-μLED顯示模塊，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的亮度調(diào)控和可靠的開(kāi)關(guān)切換，展現(xiàn)出全GaN單片集成架構(gòu)在高刷新率和精細(xì)灰度控制方面的應(yīng)用潛力。相比傳統(tǒng)混合集成方案，該技術(shù)可省去復(fù)雜的轉(zhuǎn)移與鍵合工藝，在降低制造復(fù)雜度和成本的同時(shí)，進(jìn)一步發(fā)揮GaN材料在高頻、高效和高可靠性方面的優(yōu)勢(shì)。

相關(guān)成果以《All-GaN monolithic integration of 2T1C pixel circuits with μLEDs》為題，發(fā)表于光學(xué)期刊 Optics Letters。山東大學(xué)集成電路學(xué)院博士研究生高一品為論文第一作者，劉超教授為通訊作者。該研究獲得國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃青年科學(xué)家項(xiàng)目支持。

來(lái)源：山東大學(xué)

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