基本上,微滤线的微型播放主要由µ LED阵列和电子零件组成,这些阵列和电子零件可电动驱动单个µ LED。当前,使用两种主要方法来整合µ LED阵列和电子零件。第一种方法是基于大规模转移技术的所谓“选择”,这意味着数百万的LED从晶片转移到晶体管背板,在晶体管背板上,非常高的精度约为1 µm,需要大量时间。结果,产率通常非常低,[13-16],因此这种方法对于制造微型播放是不切实际的,尤其是对于AR/VR应用。第二种方法是基于翻转芯片键合技术,其中µ LED和CMO(用于电动驱动单个µ LED)分别制造,然后将其合并晶片键合在一起。[17]但是,值得强调的是,第二种方法面临着两个主要的挑战。第一个挑战是由于组装问题。由于需要通过CMOS CUIT来驱动单独的可寻址µ LED,因此采用了一种异质的集成方法,用于与电动驱动零件的Combine µ LED。[4,8–13]在这种情况下,仍然存在µ LED和CMO之间对齐的准确性问题,因此仍然限制了转移产量,然后增加了制造成本。第二个挑战是由于µ LED的光学性能降解,其中µ LED是通过光刻技术和随后的干蚀刻过程制造的。[4-11]在这种干蚀刻和随访过程中,引入了严重的损害,从而导致µ LED的光学表现严重降解。[18,19]此外,随着缩小LED的规模,该问题的严重程度进一步增强。[18-22]尽管采用了使用原子层沉积(ALD)技术的额外钝化过程,但[22,23]由于在干etter蚀过程中造成的不可逆损害,光学性能的恢复是微不足道的。因此,用于制造微型播放的这种杂基整合方法仍然远非令人满意。我们认为,电气驱动的µ LED和高电子迁移式晶体管(HEMT)的外延整合
九州大学有机光子学和电子学研究中心 (OPERA) Chin-Yiu Chan、Yi-Ting Lee、Youichi Tsuchiya、Masaki Tanaka、Hajime Nakanotani 和 Chihaya Adachi
摘要——采用 CMOS 工艺实现的硅光子学已经改变了计算、通信、传感和成像领域。尽管硅是一种间接带隙材料,阻碍了高效发光,但在高压反向击穿雪崩模式下工作时在发射宽带可见光的硅 pn 结领域已经进行了大量研究。在这里,我们展示了在开放式代工厂微电子 CMOS 工艺 55BCDLite 中实现的正向偏置硅微发光二极管 (micro-LED) 的高亮度近红外 (NIR) 光发射,无需任何修改。在室温连续波操作下,对于直径为 4 µ m 的器件,在低于 2.5 V 的电压下,在中心波长为 1020 nm 处实现了超过 40 mW/cm 2 的外部发光强度。这是通过采用具有保护环设计的深垂直结来实现的,以确保载流子传输远离器件表面和非辐射复合通常占主导地位的材料界面。在这里,我们还展示了仅使用标准多模光纤和单片集成 CMOS 微型 LED 和探测器的完整芯片到芯片通信链路。
基本上,微滤线的微型播放主要由μLED阵列和电子零件组成,这些阵列和电子零件可电动驱动单个μLED。当前,使用两种主要方法来整合μLED阵列和电子零件。第一种方法是基于大规模转移技术的所谓“选择”,这意味着数百万的LED从晶圆转移到晶体管背板,在晶体管背板中,非常高的精度约为1 µm,需要大量时间。结果,产率通常非常低,[13-16],因此这种方法对于制造微型播放是不切实际的,尤其是对于AR/VR应用。第二种方法是基于翻转芯片键合技术,其中μLED和CMO(用于电动驱动单个μLED)分别制造,然后将其合并晶片键合在一起。[17]但是,值得强调的是,第二种方法面临着两个主要的挑战。第一个挑战是由于组装问题。由于需要通过CMOS CUIT来驱动单独的可寻址LED,因此采用了一种异质的集成方法,用于与电动驱动零件的CombineμLED。[4,8–13]在这种情况下,仍然存在μLED和CMO之间对齐的准确性问题,因此仍然限制了转移产量,然后增加了制造成本。第二个挑战是由于μLED的光学性能降解,其中μLED是通过光刻技术和随后的干蚀刻过程制造的。[4-11]在这种干蚀刻和随访过程中,引入了严重的损坏,导致μED的光学效果严重降解。[18,19]此外,随着降低LED的尺寸,问题的严重程度进一步增强。[18-22]尽管采用了使用原子层沉积(ALD)技术的额外钝化过程,但[22,23]由于在干etter蚀过程中造成的不可逆损害,光学性能的恢复是微不足道的。因此,用于制造微型播放的这种杂基整合方法仍然远非令人满意。我们认为,电气驱动的LED和高电子迁移式晶体管(HEMT)的外延整合
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图 1. 发光二极管结构. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... . . 14 图 12. 变压器特性:(a) 示意图,(b) 机械特性和
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