Micro-LED虽然经过多年快速的发展，但目前仍然有几个关键技术问题阻碍了其前进的步伐。首先，受到红光LED低效率和热光衰的困扰，限制了显示器的性能；第二、制备间距小于10μm的Micro-LED芯片器件具有挑战性，而这是用于AR和MR的微型显示器的必要要求；第三、随着LED尺寸的不断缩小，器件的分拣变得更加艰难且昂贵。当然最后一点是最令人担忧，那就是生产成本太高。
目前来看，能够解决所有问题的方法是色彩转换MicroLED，它使用在紫外或蓝光的芯片来激发量子点（QD），以这种方式工作的器件具有许多特性，包括高量子产率、与尺寸有关的发射波长、窄的发射线宽和较短的发光寿命。
图1.（a）电化学蚀刻工艺产生纳米多孔GaN。（b）GaN电化学蚀刻工艺的相图
为了解决这些问题，来自康涅狄格州Branford市的Saphlux团队开发了一种纳米孔技术，可以将量子点嵌入到Micro-LED中，这样就可以得到非常高效、可靠和低成本的器件。
据介绍，该团队通过将材料浸入酸性溶液中并施加偏压，在LED中形成纳米级孔隙，从而驱动n型GaN的电化学蚀刻（见图1（a））。通过改变施加的偏压或GaN中硅掺杂浓度，这样能够在电化学蚀刻行为中产生戏剧性的变化。如果向硅掺杂浓度低的GaN施加低偏置电压，则不会出现蚀刻现象；如果使用高偏置电压或高硅掺杂浓度，则会将GaN完全蚀刻掉（这称为电抛光）。为了形成纳米多孔GaN，我们绘制了这两种极端之间的变化过程，选择了适当的偏置电压和硅掺杂浓度。
图2.（a-c）具有不同孔隙率的纳米多孔GaN在不同的偏置电压下蚀刻的俯视图和（d-f）截面扫描电子显微镜图像。经美国化学学会许可转载。
根据Saphlux团队模拟结果显示，将纳米孔融入LED中可以大大提高器件效率，而且可靠性也得到了提高。
图4.（a）GaN蓝宝石晶片上的红色纳米多孔量子点样品和量子点薄膜的红色发射的归一化功率强度的比较。两种样品均用420 nm蓝色激光激发3小时。（b）纳米多孔GaN吸收蓝光的模拟映射结果。（c）纳米多孔膜吸收蓝光的模拟映射结果。
通过实验得出上述结果，Saphlux团队据此开始制作显示器。据介绍，制作显示器需要形成纳米多孔蓝色发光LED，然后将其中一部分放在一边，在另一部分涂上红色发光或绿色发光量子点（见图5）。在将红色和绿色发光量子点加载到不同区域之前，团队将裸露的纳米多孔GaN键合到电流驱动面板上。如果这些区域没有量子点，则发射蓝光；如果它们加载了量子点，则通过颜色转换产生红光或绿光。
图5. Saphlux的制造单片RGB microLED的方法。（a）将带有裸露的纳米多孔GaN的垂直蓝色LED键合在电流驱动器面板上。（b）红色量子点被选择性地加载到红色区域中。（c）将绿色量子点选择性地加载到绿色区域中。（d）分别从红色量子点区域，绿色量子点区域和没有任何量子点的区域发出的红色，绿色和蓝色光
利用这种方法，Saphlux团队演示了一个尺寸为36μm×36μm的microLED阵列。它具有一个滤光片，可以阻挡红色和绿色子像素的蓝色背光。通过组合许多microLED，我们制作了一个带有我们公司标志的显示屏（见图6(b)）。
目前该团队正在制造纳米多孔GaN microLED阵列，并根据客户的需求定制像素尺寸。许多应用提供了广阔的市场前景，包括可穿戴设备、车辆显示器、智能手机以及各种形式的增强和虚拟现实设备。
图6.（a）Saphlux RGB单片微型LED由背面的蓝色LED光源激发。（b）由红色和绿色纳米多孔量子点microLED制成的公司徽标“ SAPHLUX”的图片。
