在Micro-LED商业化进程中，材料端的革新正成为突破性能瓶颈的关键。近日，行业领先的半导体材料商Saphlux（赛富乐斯）宣布取得里程碑式进展——公司已成功利用Ennostar集团（富采控股，原晶元光电）的成熟产线，实现了6英寸半极性（Semi-polar）氮化镓（GaN）LED的规模化量产。
这一进展不仅标志着半极性材料正式跨越实验室阶段，更将直接赋能下一代超小尺寸高速Micro-LED。长期以来，高质量的半极性氮化镓材料因其极高的生长难度，被限制在小尺寸、实验室阶段。
Saphlux通过独有的缺陷调控技术，成功在标准大尺寸蓝宝石衬底上生长出高质量的半极性外延层。而此次与全球LED芯片制造巨头Ennostar的合作，进一步证明了该技术具有极高的工艺兼容性与量产良率。
如下图所示的在蓝宝石衬底上制备的6英寸半极性氮化镓晶圆——6英寸片的量产意味着单片晶圆可产出的Micro-LED芯片数量呈几何倍数增长，配合成熟的后端工艺，将大幅降低制备应用产品的单位成本。同时，该产品也可以应用在AR微显示屏领域，提升小尺寸Micro-LED在大电流下的发光效率。
图1：Saphlux 成功实现可量产的 6 英寸半极性氮化镓（GaN）晶圆
在备受关注的Micro-LED光通信（Datacomm）领域，Saphlux的半极性技术带来了颠覆性的性能跨越。Saphlux与复旦大学的联合测试结果显示，在相同电流密度下，基于半极性氮化镓的Micro-LED展示出远超传统c面（c-plane）LED的响应速度：-3dB带宽从传统c面LED的170 MHz跃升至690 MHz，实现了近4倍的带宽提升。
图2：复旦大学联合测试数据：半极性 Micro-LED 实现了近 4 倍的带宽提升
Saphlux的CTO宋杰博士指出：“这一性能飞跃主要归功于半极性晶体结构对量子限制斯塔克效应（QCSE）的有效抑制。在半极性材料中，内建电场大幅减弱，电子与空穴的重叠区域增加，使得光子复合速率（Radiative Recombination Rate）显著加快。
如载流子动力学分析图所示，半极性材料展示出比传统c面材料更短的载流子寿命，这种更快的复合速率直接提升了芯片的调制频率，从而支撑起更高速的数据传输。”
图3：Saphlux半极性氮化镓展示出更短的载流子寿命（τ），即更快的复合速率，这是高速通信的技术基石 （数据出自ACS Photonics 2020, 7, 2228−2235）
凭借在超小尺寸下的高亮度及上述高速通信优势，Saphlux的半极性系列产品已引起全球科技巨头的密切关注。该系列量产产品近期已开始导入海外多家头部企业，用于新一代AR微显示屏及光通信模块的集成。
文：LEDinside
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