解決峰移問題，Saphlux用半極性氮化鎵助力Mini/Micro LED

    隨著業內各大企業在巨量轉移等技術上的突破，Mini/Micro LED技術正日趨成熟，而在微小尺寸下傳統LED光源一些局限也漸漸浮出水面。

    近日，于全球小間距電視領域領先的利亞德光電股份有限公司在2018年半年度報告中，披露了其Mini LED產品已經完成研發，進入中試階段，并與初創公司Saphlux成立聯合實驗室，利用Saphlux的半極性氮化鎵材料來解決Mini/Micro LED晶圓的波長一致性和峰移問題。

    傳統的氮化鎵基藍、綠光LED芯片在電流變化時會產生波峰（色彩）偏移。Micro/Mini LED的對比度高，并且在很多應用中需要頻繁轉換場景，導致其驅動電流會有較大幅度的變化，帶來峰移。

    例如，便攜的VR、AR（如谷歌眼鏡）等設備在夜間環境下的平均亮度約為1 nit，而在日光環境則需要500至700 nit。從測試數據來看，隨著電流的變化，Mini/Micro LED綠光的峰移可超過20納米，帶來明顯色飄，嚴重影響了顯示效果。綠光峰移20nm的情況下對mini LED顯色情況如下圖所示：

綠光發生波峰偏移后的變化

    峰移主要是由c面氮化鎵材料中固有的極化場導致的：它使得量子阱的能帶傾斜，因此隨著電流（電子、空穴）的增加，能帶會被拉平，導致能隙變寬，從而引起發光光子能量的增加及波峰的移動。

    峰移問題在氮化鎵體系的藍、綠光LED中普遍存在，且在綠光（銦組分高導致能帶更加傾斜）以及小電流（初始能帶更傾斜）時更加明顯。

傳統GaN材料能帶

    半極性氮化鎵是一種新型的、與c面氮化鎵有偏角的氮化鎵材料。通過晶體方向的改變，半極性材料能夠從根本上提高電子和空穴的結合率，極大地降低或去除極化效應，使得能帶較平，電子和空穴的復合率高。利用這種特性，半極性Micro/Mini LED能夠在電流變化時保持帶隙的寬度，極大地減小峰移，保持色彩穩定。

半極性GaN材料能帶

    此外，Micro/Mini LED芯片的小尺寸導致了波長分選困難和高成本，因此對整片晶圓的波長一致性有更高的要求。而半極性LED的外延結構比傳統材料簡單，更容易實現較好的晶圓波長一致性，大幅降低分選成本。

    半極性氮化鎵材料有如此多優勢，但之前一直未能取得大規模工業化應用。其本質原因是業內一直未能找到規模量產高質量半極性氮化鎵材料的方法。

    而經過近十年的研發，來自耶魯大學的Saphlux公司使用獨有的面控外延方式，實現了技術突破，在今年年初量產了4英寸半極性氮化鎵，并已成功點亮峰移小、一致性好的半極性藍、綠光LED。

    據了解，除了目前透露的與利亞德光電的聯合實驗室以外，Saphlux還與國際上多家著*企業建立了合作，提供半極性光源解決方案，助力Mini/Micro LED顯示技術的發展。