专利示意图
一、技术领域
半导体技术领域
二、专利介绍
1.专利信息
专利类型：发明
专利权人：清华大学深圳国际研究生院
申请号：202311374765.7
发明人：苏萍、张纯、马建设
2.专利说明书摘要
一种含有量子阱的外延片、蓝绿双色Micro-LED阵列芯片及其制备方法。该外延片，包括：由下至上依次设置的蓝宝石衬底、第一掺杂层、蓝光多量子阱层、第二掺杂层、第三掺杂层、绿光多量子阱层和第四掺杂层；所述第一掺杂层、蓝光多量子阱层、第二掺杂层、第三掺杂层、绿光多量子阱层和第四掺杂层设置在岛状结构之上。本发明中设计的单基板蓝绿双色Micro-LED阵列可以实现子像素分别发出蓝光和绿光，在单个晶圆上实现多色Micro-LED阵列的生长与制备，能够解决巨量转移中随着Micro-LED芯片尺寸缩小带来的转移、接合技术成本和难度增加的问题。同时，在单个晶圆上实现多色Micro-LED阵列的生长与制备，可极大提高Micro-LED显示器的像素密度，实现超高解析度。
3.创新点
（1）本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种含有蓝光和绿光双色多量子阱的外延片、单晶衬底蓝光和绿光双色Micro-LED阵列芯片及其制备方法。以此外延片为组件制得的Micro-LED阵列芯片，可以实现将更多的像素集成在同一块芯片上并且可实现蓝光Micro-LED芯片和绿光Micro-LED芯片生长在同一块芯片上。每个像素可以做到几十微米甚至更小，大大提升了Micro-LED显示的分辨率。改进的量子阱结构可提高Micro-LED发光效率和发光波长的色纯度；
（2）由于Micro-LED阵列是通过微纳工艺和新型半导体工艺在同一芯片上加工集成的，因此相比巨量转移后的Micro-LED显示器件就有更高的一致性、紧凑性以及更短的制备周期与成品可靠性。
4.痛点问题
本发明提供了一种含有蓝光和绿光量子阱的外延片、单晶衬底GaN基蓝光与绿光双色Micro-Led阵列芯片及其制备方法。该制备方法可以生长出含有三角形能级结构的量子阱，相比与常规结构的量子阱其具有更高Mciro-LED的量子效率、发光功率、发光主波长稳定性和色纯度。此Micro-LED阵列可以发出蓝光和绿光两种波长的光，且阵列结构的Micro-LED显示芯片也具有更好的光电、波长以及亮度一致性。
5.技术优势
（1）本发明通过控制量子阱生长温度制备了三角形能级量子阱。由于In含量渐进使得量子阱壁变得平缓，减少了相邻薄层的晶格失配率骤降，缓解了内部极化电场，使得阱内电子与空穴的复合几率增加，从而增加了Micro-LED的内量子效率。同时，因为三角形能级量子阱的阱底部分的能级形成极小值，束缚了发生辐射复合的载流子，产生的蓝光和绿光具有更强的波长稳定度和色纯度；
（2）本发明中设计的单基板蓝绿双色GaN基Micro-LED阵列可以实现子像素分别发出蓝光和绿光，在单个晶圆上实现多色Micro-LED阵列的生长与制备，能够解决巨量转移中随着Micro-LED芯片尺寸缩小带来的转移、接合技术成本和难度增加的问题。同时，在单个晶圆上实现多色Micro-LED阵列的生长与制备，可极大提高micro-LED显示器的像素密度(PPI)，实现超高解析度；
（3）由于Micro-LED阵列是通过微纳工艺和新型半导体工艺在同一芯片上加工集成的，因此相比巨量转移后的Micro-LED显示器件就有更高的一致性、紧凑性以及更短的制备周期与成品可靠性。
三、产业化信息
1.应用场景
可以有效提高Micro-LED阵列芯片的内量子效率，可以提供给科研院所、研发机构，商业公司等科研项目，例如：
（1）AR/VR的理想显示技术；
（2）显微成像；
（3）神经光敏控制；
（4）生物检测；
（5）可见光通信。
2.商业价值
此项技术拥有巨大的商业前景，对于图像显示行业、Micro-LED制备行业有以下市场价值：
（1）本发明可以应用于AR/VR的理想显示，具有高对比度、高响应速度、宽色域以及低功耗和长寿命等优点；
（2）在单个晶圆上实现多色Micro-LED阵列的生长与制备，能够解决巨量转移中随着Micro-LED芯片尺寸缩小带来的转移、接合技术成本和难度增加的问题。同时，在单个晶圆上实现多色Micro-LED阵列的生长与制备，可极大提高micro-LED显示器的像素密度(PPI)，实现超高解析度；
（3）本技术具有高性能显示和高集成化等独特优势，在某些领域不可替代。
3.发展规划
该技术未来可应用于AR/VR的理想显示领域，具有高对比度、高响应速度、宽色域以及低功耗和长寿命等优点。同时在神经光敏控制、显微成像、柔性显示器背光、生物检测，耳蜗植入物和可见光通信中也具有巨大的潜力。能够提高我国在Micro-LED制备等领域的水平。
4.合作方式
面议
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联系方式：ttc@sz.tsinghua.edu.cn
