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红光显示器空穴美国开发出新型微型化无机LED技术

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美国科学家最近开发出一种将无机LED微型化的技术,缩小后的LED甚至能够用来作为显示器中的像素。此技术让这些微小光源更容易大面积地镶嵌制作于玻璃、塑料或橡胶基板等材料上,因此可能会衍生出许多经济且环保的应用,包含计算机屏幕及可弯曲式显示器等。

常见的LED是由无机材料制成,底层是提供电子的n-type半导体,顶层的p-type半导体层则提供空穴,在适当的外加电压下,电子与空穴会复合而放出光子。蓝光及绿光LED分别是由氮化镓(GaN)及氮化铟镓(InGaN)所构成,红光LED则是由磷化铝铟镓(AlInGaP)所构成。无机LED具有高亮度、稳定、寿命长等优点,但制作却很费工,通常是在基板上生长一层层的半导体薄层,切割成数千管芯,再将管芯镶嵌在各应用产品中。以目前制程制作出来管芯尺寸皆超过200μm,对许多显示器来说太大了。

相反的,有机发光二极管(OLED)是在氧化铟锡导电层及金属层之间夹一层碳基材料所形成的三明治结构,施加电压时,电子和空穴来自组件两侧,并在碳基层复合而产生光子。近年来这项技术已被用来制造显示器面板上的平行阵列。

要以微型化无机LED制作出显示器是项艰难的挑战,但伊利诺大学香槟分校的John Rogers等人办到了。他们首先在砷化镓基板上制作红光LED结构,并沉积一层砷化铝,然后利用光刻技术选择性移除砷化铝,在基板上蚀刻出许多排列整齐、大小约50μm的方块,再以氢氟酸去除砷化铝层,在砷化镓基板上形成LED阵列。接着研究人员由砷化镓基板取下LED阵列,并置于已预制金属电极的玻璃、塑料或橡胶基板,再以光刻技术加上第二组电极,就大功告成了。

该团队的目标是利用微型LED制作显示器所需要的像素阵列,而不只是当背光源使用。虽然目前这项技术只制作出红光显示器,但Rogers计划制作出微型蓝光及绿光LED,以达成全彩显示。另一项有潜力的应用是白光照明,目前正由CoolEdge公司发展。该团队也致力于发展可挠式红外光或UV发光装置,期望能应用于生物医学上。

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