隨著增強現實（AR）技術的發展，對于顯示技術的而言，亮度、對比度、分辨率、設備壽命等等指標都面臨著新的挑戰。而基于微型顯示技術的設備具有可以單獨調整色彩的特性，因此能夠勝任這種日益增加的需求。

　　圖片1  RGB LED 像素制備流程圖（亞像素刻蝕、樣本平面化、電氣觸點形成）

 

　　LED的制備流程

 

　　首先，研究人員利用金屬有機化合物化學氣相淀積技術（MOCVD）在2英寸藍寶石襯底上生長多層InGaN/GaN量子阱結構。其中銦（In）的比例以及量子阱結構的厚度經過精心設計以用來產生紅光，其波長大于600nm。并在量子阱結構之上生長一層20nm厚的鋁鎵氮（Al0.2Ga0.8N）電子隔離層以及一層p型摻雜氮化鎵（GaN）觸點層。

 

　　如圖1所示，在第一步中，納米柱結構通過鎳（Ni）掩膜板刻蝕實現，而顏色的變化通過局部應變技術實現。通過不同直徑的納米柱可以異質結構中產生不同的應變效果。對于150nm直徑的納米柱，其可以光致激發出綠光，而50nm的納米柱可以產生藍光。紅光主要是從矩形量子阱結構中產生。

 

　　顏色的混色機理

 

　　首先，RGB三色平衡通過調整亞像素的面積實現。

 

　　紅光：160,000μm2

 

　　綠光：2050μm2

 

　　藍光：370μm2

 

　　而對于大面積的結構，其應變也會越明顯。這種應變會導致整個光效的減小，其原因主要來自量子限制史塔克效應（QCSE），其中的電荷極化III族氮化物的化學鍵會產生一個額外的電場，這個電場會抑制電子與空穴的再結合。

 

　　除此之外，偏置電壓也對平衡RGB三色的輸出功率有一定的作用。在一般的微型顯示設備中，偏置電壓能夠穩定的調解發光區域的功率輸出。

　　圖2  （a）輸出光譜與相對應的樣品圖片（b）每一個樣品光譜的CIE 1931色彩坐標

 

　　如圖2所示，每一種RGB的顏色組合都具有一個波長峰值，比如490nm（藍色）、518nm（綠色）、600nm（紅色）。同時，在兩種混合的樣品中還可以組合出黃色和青藍色。

 

　　而在色域方面，如圖2（b）所示，通過樣品的CIE1931坐標統計，研究人員發現這種LED技術的色域表現還存在一定缺陷。

 

　　結論

 

　　盡管目前該LED技術在色域方面還未能滿足廣色域顯示應用的需求，但是該器件在顯示效果方面具有良好的線性特性，有效的控制了顯示串擾問題。研究人員也表示，如果大幅提升外延生長技術以及優化小直徑納米柱器件的電學特性，也許這種技術可以達到OLED顯示的水平。

 

　　參考文獻

 

　　Chung,K., Sui, J., Demory, B., & Ku, P.-C. (2017). Color mixing frommonolithically integrated InGaN-based light-emitting diodes by local strainengineering. Applied Physics Letters, 111(4), 41101.

 

　　http://doi.org/10.1063/1.4995561