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用于高效绿色mini-LED的纳米压印PSSA

材料来源：雅时

武汉大学团队引入具有二氧化硅阵列的纳米压印图案化蓝宝石，进而提高了绿色mini-LED的性能

武汉大学的研究人员开发出具有二氧化硅阵列的纳米压印图案化蓝宝石（PSSA），在提高GaN外延结晶质量和微型发光二极管（mini-LED）效率方面，取得了重大进展。

周胜军是武汉大学的教授，他指导了这项研究。周胜军表示：“我们提出的纳米压印PSSA衬底可有效降低GaN外延的位错密度，从而显著提高结晶质量。与传统图案化蓝宝石衬底（PSS）上的mini-LED相比，PSSA上的绿色mini-LED外部量子效率更高、光输出功率更高。”

mini-LED亮度高、寿命长、可应用于多个领域，如抬头显示器、可见光通信、增强/虚拟现实（AR/VR）、可穿戴设备，因此备受关注。然而，要充分发挥mini-LED的潜力，特别是要让mini-LED实现全彩显示，还需要进一步的改进。III族氮化物外延质量和低光提取效率（LEE）是开发mini-LED的其中一个主要挑战。

虽然生长III族氮化物外延的衬底通常是PSS，但这种技术无法有效解决蓝宝石/空气和GaN/蓝宝石界面间的不同折射率，限制了蓝宝石图案的外耦合能力。此外，GaN在PSS上错位生长，阻碍了螺位错密度（TDD）的进一步降低，对提高GaN外延结晶质量产生影响。

为解决这些问题，武汉大学的研究人员提出采用纳米压印技术制造PSSA，使其成为高效绿色mini-LED的重要衬底。与PSS上生长的GaN外延层相比，PSSA上生长的GaN外延层TDD更低，这是因为PSSA的垂直生长特性优异，且3D生长期间减少了聚结边界的错位。

此外，PSSA和外延层之间的折射率对比度较大，因此与PSS上的mini-LED相比，PSSA上的mini-LED显示出更高LEE。在mini-LED中使用纳米压印PSSA为实现高分辨率全彩显示器带来新的可能性。这项技术有潜力解决外延质量和LEE等难题，将为mini-LED的发展及其在广泛领域的应用做出重大贡献。

参考文献

'Nanoimprinted patterned sapphire with silica array for efficient InGaN-based green mini-LEDs' by Guoyi Tao et al; Optics Letters 48(16): 4292 (2023)

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