Hong Youngjun 世宗大学教授等国际联合研究团队
于本月2日发表在国际期刊《Nature》上
韩国研究团队开发出了用于逼真实现虚拟·增强现实的微显示器核心技术——超微细全彩色微型发光二极管（由半导体 p-n 结构成的发光器件）像素制造源头技术。
韩国研究财团9日表示，由 Sejong University 教授 Hong Youngjun 等组成的联合研究团队，成功开发出一种可从晶圆上轻松剥离的全新外延生长技术，以及利用该技术制备超高密度阵列微型发光二极管垂直像素的制造工艺。所谓外延生长，是指在晶圆上制造具有单晶特性的半导体器件（晶体管、发光二极管等）的工艺。
(a) 分别采用从 1,000 PPI 到 5,100 PPI 分辨率制作的垂直像素 Micro LED 的红、绿、蓝全开照明照片。由于像素结构为垂直堆叠，易于实现高密度。 (b) 通过调节加在红、绿、蓝 LED 上的电流所实现的多种发光颜色和白光照片
＜图片提供=韩国研究财团提供＞
随着移动终端和虚拟·增强现实技术的发展，各方围绕在不受空间限制的情况下为用户提供高度沉浸感的超高分辨率、超真实、超小型显示器展开激烈竞争。然而，将发光二极管制成小芯片并转移后制作显示器的既有方法中，芯片尺寸越小，转移位置精度和成功率越低，实现高分辨率显示的难度越大。要从与晶圆以化学方式强力结合的发光二极管上实现分离，必须使用化学刻蚀或高功率激光，因此难以在大面积上高良率地分离发光二极管，工艺成本和时间也大幅增加。
研究团队在晶圆表面涂覆纳米材料后，开发出一种制造单晶半导体的新概念远程及范德瓦尔斯外延生长方法。通过该方法，在晶圆上制备出红、绿、蓝发光发光二极管层，使其以大面积膜（厚度为数百纳米至数微米的极薄膜）形态能够被轻易剥离，并将其用于超微细像素制造。同时，研究团队将从晶圆上分离出的红、绿、蓝发光发光二极管膜像“煎饼”一样垂直堆叠，再通过高精度光刻工艺将像素图案化至 4 微米尺寸，制作出实现约 5100 像素/英寸级全彩显示的超微细垂直像素。剥离发光二极管后的晶圆还能重复生产出同等品质的发光二极管，有望降低显示器制造成本。
研究团队表示：“叠层式微型发光二极管垂直像素相比传统水平侧向阵列结构，至少可将像素密度提升 3 倍以上，非常适用于高分辨率超真实增强现实、扩展现实及元宇宙显示器的应用与制造。”
本次研究成果已于本月2日发表在国际学术期刊《Nature》上。
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