12月31日，香港科技大學(xué)宣布，學(xué)校工學(xué)院成功研發(fā)一款全球首創(chuàng)的深紫外Micro LED顯示陣列晶圓，此高光效晶元可配合無掩模紫外光光刻技術(shù)，提升其光輸出功率密度準(zhǔn)確性，并以較低成本及更速效的方法推動半導(dǎo)體晶片生產(chǎn)的技術(shù)發(fā)展。

圖片來源：香港科技大學(xué)工學(xué)院

這項研究由港科大先進(jìn)顯示與光電子技術(shù)國家重點實驗室創(chuàng)始主任郭海成教授指導(dǎo)，并與南方科技大學(xué)和中國科學(xué)院蘇州納米所合作。據(jù)悉，光刻機(jī)是用以制造半導(dǎo)體的重要設(shè)備，它利用短波長的紫外光構(gòu)成不同圖案，從而生產(chǎn)出各種集成電路晶片。然而，這種運(yùn)用傳統(tǒng)汞燈和深紫外LED光源的制作有不足之處，例如器件尺寸大、解析度低、能源消耗高、輸出的光效低且功率密度不足，不利于晶片制作。

為了解決上述難題，研究團(tuán)隊制造了一個無掩模光刻原型機(jī)平臺，利用它制作了首個由深紫外Micro LED無掩模曝光的Micro LED顯示陣列晶元。過程中提高了紫外光萃取效率、增強(qiáng)其熱分布效能，并改善了晶體外延的應(yīng)力釋放。郭教授特別提到，團(tuán)隊制作的Micro LED顯示陣列晶元成功實現(xiàn)了多項關(guān)鍵性技術(shù)突破，包括提高了光源的功率及效能、圖案顯示解析度、提升螢?zāi)恍阅芗翱焖倨毓饽芰Α４薓icro LED顯示晶元有效地將紫外光源和掩模版上的圖案融為一體，迅速地提供足夠的輻照劑量為光阻劑進(jìn)行光學(xué)曝光，推進(jìn)半導(dǎo)體生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展。

郭教授進(jìn)一步指出,近年來，低成本、高精度的無掩模光刻技術(shù)已成為半導(dǎo)體行業(yè)的新興研發(fā)熱點。由于這種技術(shù)能夠更靈活調(diào)整曝光圖案，從而提供更多樣化的定制選項，并節(jié)省制造光刻掩模版的成本。因此，對于自主開發(fā)半導(dǎo)體設(shè)備而言，有助提高光阻劑敏感度的短波長Micro LED技術(shù)顯得尤為關(guān)鍵。

港科大電子及計算機(jī)工程學(xué)系博士后研究員馮鋒博士總結(jié)道，與其他具代表性的研究相比，團(tuán)隊實現(xiàn)了更小的器件尺寸、更低的驅(qū)動電壓、更高的外量子效率、更高的光功率密度、更大規(guī)模的陣列尺寸，以及更高的顯示解析度。這些都是關(guān)鍵的性能提升，各項指標(biāo)均顯示，本研究的成果領(lǐng)先全球。

論文題為「High-Power AlGaN Deep-Ultraviolet Micro-Light-Emitting Diode Displays for Maskless Photolithography」，全文刊登于頂尖期刊《自然光子》。展望下一階段的研究，團(tuán)隊計劃繼續(xù)提升AlGaN深紫外Micro LED的各項性能，并改進(jìn)原型機(jī)，開發(fā)2k至8k高解析度的深紫外Micro LED顯示螢?zāi)弧?/p>

本研究的第一作者為馮鋒博士，通訊作者則為港科大電子及計算機(jī)工程學(xué)系的客席副教授兼南方科技大學(xué)副教授劉召軍。團(tuán)隊成員還包括港科大電子及計算機(jī)工程學(xué)系的博士后研究員劉弈鎛博士、博士畢業(yè)生張珂博士，以及來自各合作機(jī)構(gòu)的研究人員。

來源：香港科技大學(xué)工學(xué)院