日本產業技術綜合研究所與日本東北大學合作，開發出了提高GaN（氮化鎵）微型發光二極體（微型LED）效率的技術。
高密度配置微型LED的微型LED顯示螢幕作爲實施新一代可穿戴資訊終端機的高效率、高輝度和高解析度顯示螢幕備受期待，但以往的製造方法由於LED側面的加工傷害較大，尺寸變小的話，發光效率會大幅降低。此次透過採用加工傷害非常小的中性粒子束蝕刻技術製作GaN微型LED，開發出了即使將LED的尺寸削減至6微米（μm），發光效率也幾乎不會降低的GaN微型LED。
相關技術詳情已在2019年7月7日～7月12日於美國華盛頓州貝爾維尤市舉行的國際會議「國際氮化物半導體會議（International Conference on Nitride Semiconductors）」上發表。
圖1：分別利用此次的中性粒子束蝕刻技術和以往的技術製作的GaN微型LED的發光效率
此次，研究小組利用中性粒子束蝕刻技術和用來做比較的電感耦合電漿蝕刻技術（以往的技術），分別製作了40μm見方、20μm見方、10μm見方和6μm見方的4種GaN微型LED。圖2是製作的微型LED的模式圖。LED晶圓採用的是利用有機金屬化學氣相沉積法在藍寶石基底層上成長的藍色發光晶圓。另外，LED的活性層採用5重GaN/InGaN（氮化鎵/氮化銦鎵）多量子井結構。微型LED從p型Ni（鎳）/Au（金）半透明電極一側發光。
圖2：此次製作的GaN微型LED的模式圖
圖3（a）和3（b）分別表示利用以往的電感耦合電漿蝕刻技術和利用此次的中性粒子束蝕刻技術製作的微型LED的發光效率指標之一——外部量子效率對電流密度的依賴性。利用電感耦合電漿蝕刻技術製作的樣品，當LED的尺寸削減至20μm以下，在對顯示操作至關重要的低電流密度區域（20A/cm2以下），發光效率急劇降低。
圖3：利用（a）以往的電感耦合電漿蝕刻技術和（b）此次的中性粒子束蝕刻技術製作的微型LED的外部量子效率對電流密度的依賴性
而利用中性粒子束蝕刻技術製作的微型LED的發光效率對尺寸幾乎沒有依賴性，即使尺寸削減至6μm，發光效率也幾乎不會降低。關於6μm的微型LED，研究小組對電流密度爲5A/cm2時的發光效率進行比較發現，利用中性粒子束蝕刻法制作的微型LED，發光效率比利用電感耦合電漿蝕刻技術製作的微型LED高出約5倍。將尺寸爲6μm的微型LED換算成解析度的話，可實施虛擬實境和強化現實用頭戴顯示裝置所需的2000ppi（pixel per inch：每英寸像素數）以上的超高解析度。
今後，爲實施全綵微型LED顯示螢幕，研究小組還預定利用該技術製作綠色和紅色的微型LED。
（日文新聞發佈全文）
文：JST客觀日本編輯部翻譯整理
