面向显示应用的微米发光二极管外延和芯片关键技术综述.docx

面向显示应用的微米发光二极管外延和芯片关键技术综述
随着信息技术和电子工程的发展，微米发光二极管（microLED）在显示应用方面得到了越来越广泛的应用。与液晶显示技术相比，微米发光二极管具有更高的亮度、更高的色彩饱和度、更全面的黑色显示效果以及更高的响应速度，而且它们更加能耗低，因此特别适合于小型显示屏幕，如智能手表，智能手机甚至VR头盔。本文将综述面向显示应用的微米发光二极管外延和芯片关键技术。
1.外延生长技术
外延生长技术是微米发光二极管芯片制造的重要环节。外延生长技术既涉及单晶材料的生长，又涉及蓝宝石基板的准备。当前流行的生长技术有分子束外延（MBE）和金属有机化学气相沉积（MOCVD）。MOCVD生长技术有更高的生长速率，同时也能使片光亮度更高，这是由于原子层沉积技术的独特性质。此外，MBE也可以用于生产高质量的单晶材料。生长的关键是生长温度和生长速率的控制，通常需要精确的温控技术和反馈控制。
2.硅基LED技术
以蓝宝石或碳化硅为基板的芯片制造成本很高，这一问题迫使科学家们寻找更便宜的基材，以替代这些材料。硅基LED是一种廉价、高效的显示技术，已经引起了广泛的关注。然而，硅本身是一种非发光材料，需要在其表面建立一层厚度小于5nm的氧化层。观察到硅的缺陷会影响电子元件和LED的性能，而补救措施又会增加制造成本。因此，提高生长质量仍然是关键的问题。
3.微米LED数组封装技术
微米LED数组成本也是制约其广泛使用的一个重要问题。在传统的封装过程中，由于LED芯片大小相对较大，封装难度较大，成本较高。因此，一般采用红、绿、蓝3色LED芯片封装到一个模块中，这样可以降低成本。由于微米发光二极管尺寸小，需要独特的封装技术。微米LED数组封装技术有过盲区封装技术、单颗封装技术、矩阵封装技术、定制封装以及次扫描式拼接技术等。盲区封装技术是指将微米LED阵列集成到掩模中，加工精度高，成本低。此外，次扫描式技术可以通过利用转移技术从蓝宝石上实现微米LED的微观加工阵列化，从而实现微米LED的大规模集成和封装，该技术快捷、可靠，且成本相对较低。
4.微米LED芯片做工艺
微米LED芯片做工艺是指微米LED芯片的后期处理，包括切割、刻蚀、清洗、金属化，封装等，以生产一种有效的微米LED芯片。目前陶瓷基板、蓝宝石和柔性基板是常见的基板，其中柔性基板主要应用于可穿戴电子产品。微米LED芯片的制造主要基于通过激发带电子和空穴的方式实现发光。这一过程中有一组有关材料特性和器件性能的复杂极性函数的优化问题，已成为工作者关注的研究方向之一。
总之，微米发光二极管的制造受到许多关键技术的影响，从外延生长技术到芯片制造工艺，再到微米LED数组封装技术，都需要得到精心研究和开发。在这个过程中，准确掌握关键技术并不断地改进它们，将极大地推动微米发光二极管的制造过程，使其在显示应用中发挥更大的作用。