研究人员正在开发一种用于 VR 和 AR 头显的 MicroLED 新制造工艺，新一代显示器即将到来吗？
近日，美国密歇根大学宣布了 MicroLED 研究的新突破。其首次成功生产出高性能和高稳定性的绿色 MicroLED，其硅片尺寸小于一微米，预计这将主要有利于超高分辨率彩色显示器。其制造中的困难也可以很快通过新工艺来解决。
LED 自七十年代问世以来已经取得了长足的进步。其最初仅用作信号灯，因为它们几乎无法显示颜色，大约二十年来，LED 在与照明有关的所有方面都越来越成熟。取得突破的原因是在 2000 年代中期引入了高效的蓝色和白色 LED，以实现广泛的颜色光谱。
如今，LED 几乎安装在每个屏幕上，并且以其更先进的 MicroLED 形式被认为是 MR 头显的未来。在那里，它们应该提供比 LC 或 OLED 显示器更好的体验，具有更高的像素密度、更快的响应时间、更丰富的对比度和更强烈的亮度。
因此，科技行业正在向 MicroLED 投入大量资金，苹果、Meta 或谷歌等巨头正在收购 MicroLED 初创企业或获得其产品的独家许可权。然而，MicroLED 仍然有一个缺点：超级显示器难以制造用于混合现实设备。
MicroLED 上的单个像素尺寸小于一微米，这需要复杂的生产工艺。据专家介绍，超过百分之五十的显示器是有缺陷的，这导致了额外的成本。
因此，对于混合现实应用，MicroLED 必须小巧且高度稳定和高效。为了用于移动 VR 头显，低功耗也很重要。为了实现这一目标，MicroLED 是在硅晶片上制造的。
与传统的蓝宝石晶圆相比，硅实现了更好的可扩展性和集成到小型设备中。然而，这里也有一个问题：硅的使用导致晶格参数不匹配，因为晶体结构不同。
根据密歇根大学 Zetian Mi 教授的说法，已经可以制造出非常高效的大面积蓝光 LED 和大面积红色 LED，但制造非常高效的大面积绿色 LED 却极其困难。他表示，这被称为“绿色差距”，在任何情况下，将设备缩小到大约一微米都是一个重大挑战。
为了克服这些挑战，Mi 和他的研究团队开发了由亚微米III氮化物制成的绿色 MicroLED。这使用纳米线阵列，每个纳米线的直径只有 100 到 200 纳米，间隔几纳米。
该论文的第一作者 Yuanpeng Wu 表示：“我们使用纳米线结构来过滤掉由氮化物材料和硅衬底之间的晶格不匹配引起的螺纹位错。”其结果是第一个高性能和高度稳定的硅片绿色 MicroLED。
Zetian Mi 表示：“稳定发射所有三种颜色（红色、绿色和蓝色）以实现高质量的显示非常重要。对于未来的制造和集成过程，直接在硅晶片上种植这些小型、稳定的 LED 尤为重要。”
早在今年五月，研究人员就成功地开发了红色 MicroLED，其表面积比之前的模型小近三倍。因此，所缺少的只是蓝色，以实现自 2000 年代中期以来 LED 发展中最重要的进步。
Zetian Mi 透露：“我们为绿色开发的方法很容易适用于蓝色，下一步是直接集成到硅晶片上而无需转移，这对制造业来说将是一个巨大的进步。”
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