[发明专利]一种用于全彩显示的RGB混合集成Micro-LED芯片阵列的制备方法

说明书

本申请公开了公开了一种用于全彩显示的RGB混合集成Micro‑LED芯片阵列的制备方法。本方案中，芯片的结构设计采用RGB集成的方式，红蓝绿三种LED用于独立单色显示，进而使所述Micro‑LED芯片阵列实现可控的全彩显示。其次，GaN蓝光显示器件采用侧壁倾斜的设计，有利于蓝光的光提取。再者，侧壁铝金属反射镜、各显色器件的金属反射电极以及电极反射镜共同组成RGB混合集成Micro‑LED芯片的内部反射系统；所述内部反射系统可使GaN蓝光显示器件，钙钛矿绿光显示器件和有机物红光显示器件内部产生的光在芯片内部充分调和，同时提高了底部出光面的光提取效率。故此，提高了全彩显示质量。

技术领域

本申请涉及半导体发光器件的技术领域，尤其涉及一种用于全彩显示的RGB混合集成Micro-LED芯片阵列的制备方法。

背景技术

发光二极管(light-emitting diodes,LED)作为一种新型固态照明光源，已在全彩显示，可见光通讯，智慧农业，生命健康等领域展现出广阔的应用前景。随着微纳加工技术不断创新，传统LED显示芯片的器件尺寸可进一步微缩到50μm以下。这类微缩型LED被称为Micro-LED。与LCD显示芯片相比，Micro-LED显示芯片具有发光效率高、功耗低、工作寿命长、化学稳定性好、响应速度快等优点。这使得Micro-LED在高分辨显示领域展现出无与伦比的优势。

经过多年的发展，Micro-LED单色显示芯片的制备工艺相当成熟。全彩Micro-LED显示芯片便成为当前显示领域中的重要研究方向。当前实现全彩Micro-LED的技术路径共有三种：(1)利用高功率蓝光LED激发黄光荧光粉，产生的黄光与蓝光混合并向外发射混合光；(2)利用紫外光LED激发红/蓝/绿荧光粉混合物；(3)在驱动面板上混合集成RGB三原色显色器件，从而实现Micro-LED全彩显示。由于基于荧光粉的全彩显示会不可避免地造成能量损失(Stokes loss)，从而限制了其电光转换效率的进一步提升。相比之下，基于RGB三原色LED芯片集成的全彩显示在理论上可以达到最优的电光转换效率及超高的显色指数，并且可以通过引入更多颜色的LED芯片实现对显色指数、相关色温及光效的调控。当前，基于GaN的蓝光LED光源经过多年的发展，其技术体系不断完善。然而，基于III-V族化合物的LED存在显著的“绿色鸿沟”效应，这使得基于III族氮化物或III族磷化物的绿光LED的发光效率不甚理想。近年来，钙钛矿光电材料引起了人们的广泛关注，其具有合成简单、成本低、带隙调节灵活、光谱色纯度高、荧光量子效率高等诸多有点，可以作为一类非常有潜力的新型发光材料。值得注意的是，基于钙钛矿材料的绿光LED的电流效率75cd/A，将这完美解决了III-V族化合物绿光LED发光效率低的问题。此外，基于有机发光材料的红光OLED发光色彩更鲜艳、亮度更高、可视角度更广，目前，在智能手机、笔记本电脑、平板、电视机等显示领域已经得到了广泛的应用，并且在未来还会扩大其市场占有率。综上所述，基于GaN，钙钛矿及有机发光材料的RGB混合集成显示芯片在全彩显示领域前景广阔。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种用于全彩显示的RGB混合集成Micro-LED芯片阵列的制备方法，能够提高全彩显示的显示质量。

本申请提供一种用于全彩显示的RGB混合集成Micro-LED芯片阵列的制备方法，包括以下步骤：

S1、在图形化蓝宝石衬底上生长GaN蓝光外延层，所述GaN蓝光外延层由下至上依次包括叠置的低温GaN成核层、等电Al掺杂的GaN缓冲层、未掺杂的低温GaN外延层、GaN激光剥离层、Si掺杂的n⁺-GaN电子发射层、InGaN/GaN超晶格应力缓释层、InGaN/GaN多量子阱层、Mg掺杂的p-GaN电子阻挡层和重掺杂的p⁺-GaN空穴发射层；

S2、刻蚀所述GaN蓝光外延层以形成隔离沟槽和圆台结构GaN蓝光外延层；