近日，湖南大学科研人员在硅片（4英寸和6英寸）上设计并生长出晶圆级均匀的绿色 GaN 外延层，该外延层均匀性极高，性能优异。利用该晶圆，科研人员开发出亮度超过 1000 万尼特的绿色 Micro-LED 显示屏。该研究论文于本月已刊登在 Nature 杂志上。

基于氮化镓 (GaN) 的微发光二极管 (Micro-LED) 具有高像素密度和亮度，被认为是革命性的显示技术，在微显示和虚拟显示领域具有重要的应用前景。然而，像素尺寸小于 10 μm 的 Micro-LED 仍然面临侧壁损伤、光提取效率有限等技术挑战，导致发光效率降低和亮度不均匀性严重。

为解决这一难题，研究团队在硅衬底上生长 4 英寸晶圆级均匀绿光 GaN 外延层，该外延层具有 5.25 × 10⁸ cm⁻² 的低位错密度、16.7 μm 的小晶圆弯曲和高波长均匀性（标准差 STDEV < 1 nm），可扩展至 6 英寸尺寸。

基于高质量 GaN 外延层，采用垂直非对准键合技术设计了 5μm 像素尺寸的绿色 Micro-LED，通过原子侧壁钝化法结合湿法处理，成功解决了 Micro-LED 侧壁损伤问题并在像素顶部稳定产生纳米级表面织构，从而释放了高质量绿色硅基 GaN 外延片的内量子效率，获得了超过 10⁷ cd/m² (nits) 的超高亮度。

此外，研究人员还将 Micro-LED 与硅基 CMOS 电路集成，实现了分辨率高达 1080×780 的绿色 Micro-LED 显示，实现电影和图像的高清播放，该研究为在大尺寸硅基 GaN 外延片上量产高亮度  Micro-LED 显示屏奠定了基础。