今年 1 月，英國謝菲爾德大學(xué)成立了一家分拆公司 EpiPix，以開發(fā)和商業(yè)化用于增強和虛擬現(xiàn)實設(shè)備、智能手表和手機等產(chǎn)品用顯示面板的 Micro-LED 技術(shù)。
謝菲爾德大學(xué)的分拆公司 EpiPix 將向業(yè)界提供超高亮度，超小型 Micro-LED 陣列
根據(jù)外媒 Compound Semiconductor 報道，基于謝菲爾德大學(xué)氮化鎵材料和器件中心 Wang Tao 教授多年的 GaN 半導(dǎo)體研究成果，EpiPix 公司已經(jīng)展示了單晶圓 Micro-LED 陣列原型產(chǎn)品，這些 Micro-LED 像素的尺寸從 30 微米到 5 微米不等。
自從蘋果公司首投 20 億美元用于 Micro-LED 開發(fā)，從 Plessey 和 Glo 到 Lumens 和 Sharp 的無數(shù)公司已經(jīng)陸續(xù)向市場展示了基于 CMOS 驅(qū)動背板的微型顯示器，相關(guān)專利申請也越來越多。
“我們已經(jīng)與 AR / VR 應(yīng)用的主要終端客戶，智能手機手表的制造商以及 LiFi 技術(shù)公司進行了討論，”EpiPix 的首席執(zhí)行官 Dennis Camilleri 興奮地說道，“對于許多應(yīng)用而言，關(guān)鍵的技術(shù)驅(qū)動因素是小尺寸 Micro-LED 顯示器，它們可以為用戶提供高分辨率，高亮度的顯示效果。我們將開發(fā)尺寸小于 5 微米的 Micro-LED，這是這些公司所特別感興趣的?！?/p>
一種直接的 Micro-LED 制作方法普通 III 型氮化物 Micro-LED 是使用標(biāo)準(zhǔn)光刻工藝制造的，這之后需要進行干法蝕刻。不過，干法蝕刻會造成對 Micro-LED 表面的損傷，特別是較小尺寸的 Micro-LED。這種損傷會降低 Micro-LED 的光學(xué)性能，比如 LED 的內(nèi)外量子效率。也正是因為此，業(yè)界人士都在努力制造高亮度、五微米尺寸以下的 Micro-LED。
鑒于此，Wang 及其同事決定采用一種完全不同的方法，他們在過去五年一直在開發(fā)一種直接外延的方法。使用這種方法制造超小且超亮的 InGaN Micro-LED，可以免去干法蝕刻工藝。
在這種方法中，開發(fā)人員將 n-GaN 層生長在硅或藍寶石襯底上，以生成一種生長中的 n-GaN 模板。接著，開發(fā)人員會將 SiO2 膜生長在特定 n-GaN 層上，該 n-GaN 層具有所需 Micro-LED 形狀和直徑的孔陣列。再接下來，開發(fā)人員便可以將 LED 結(jié)構(gòu)生長到此預(yù)圖案化的 SiO2 微孔陣列模板上，以生成 Micro-LED 陣列。
這里有一點非常重要，這種方法使用標(biāo)準(zhǔn)的 MOCVD 工藝。另外，該 Micro-LED 陣列通過設(shè)計可以與任何現(xiàn)有的微型顯示器制造技術(shù)兼容，包括拾放（Pick-and-Place）技術(shù)和巨量轉(zhuǎn)移（Mass Transfer）技術(shù)。
“ Wang 的工藝不涉及干法蝕刻，其損傷以及相應(yīng)的光學(xué)性能下降可以規(guī)避，所以我們的 Micro-LED 陣列可以獲得非常好的外量子效率，”Camilleri 說，“這就是我們的技術(shù)獲得如此多市場關(guān)注的原因?！?/p>
實際上，在今年早些時候，Wang 及其同事就已經(jīng)推出過高亮度的綠色 Micro-LED 陣列裸芯片，其直徑為 3.6 微米，間距 Pitch 為 2 微米，外量子效率創(chuàng)紀(jì)錄地達到了 6％。據(jù) Camilleri 談到，研究人員已經(jīng)制造出了藍色的 Micro-LED，并且還在開發(fā)紅色的 Micro-LED，另外 EpiPix 也在做一些封裝芯片的開發(fā)工作。
他說：“對于非常小的綠色 Micro-LED，6％的外量子效率創(chuàng)造了世界紀(jì)錄。我們沒有使用任何反射層，也沒有進行任何額外的處理，這些是從 Micro-LED 陣列發(fā)出的純光?！?/p>
那么 EpiPix 呢？正如 Camilleri 所指出的那樣，這家初創(chuàng)公司以商業(yè)技術(shù)中心的商業(yè)模式運作，可以根據(jù)終端客戶的要求進行產(chǎn)品開發(fā)，測試和設(shè)備性能驗證。
“ EpiPix 獲得了謝菲爾德大學(xué)在全球范圍內(nèi)的商業(yè) IP 專有許可……當(dāng)客戶基于我們的 Micro-LED 技術(shù)擴大生產(chǎn)時，EpiPix 可以將 IP 許可給他們，”Camilleri 補充說道，“我們將試行組裝，生產(chǎn)和包裝，以確保應(yīng)用正常運行，不過我們不是 Micro-LED 的批量供應(yīng)商?！?/p>
到目前為止，EpiPix 已經(jīng)可以在兩英寸的晶圓上進行這種 Micro-LED 的制造，現(xiàn)在可以將其進一步沉積到四英寸或六英寸的襯底上。在接下來的 18 個月乃至兩年內(nèi)，他們將專注于產(chǎn)品開發(fā)，測試版原型制作，測試以及向客戶提供樣品。借助現(xiàn)有工藝和設(shè)備的驗證，這些 Micro-LED 晶圓在未來可以實現(xiàn)大批量生產(chǎn)。
“這些 Micro-LED 器件還可用于 LiFi 應(yīng)用中的高速數(shù)據(jù)傳輸過程，但我希望第一個應(yīng)用是 AR/VR 以及智能手表和手機產(chǎn)品，” Camilleri 說，“在接下來的兩年內(nèi)，我希望可以將這種 Micro-LED 陣列產(chǎn)品銷售給至少六家全球公司?！?/p>