闽都创新实验室郭太良、严群团队：单片同质垂直集成全GaN基LED-on-FET器件

        以Micro-LED为代表的新型微显示技术正在快速发展，其中发光器件与控制元器件的集成是核心技术难题。传统巨量转移技术成本高、良率低、高度依赖于工程设备，且难以实现超高分辨显示。近年来，作为一种避免转移问题的技术路线，将GaN基LED和FET或HMET共享同一材料体系并集成在同一外延片上以提供驱动和机械支撑，因其具有高可靠性、驱动性能好、低寄生电阻和响应速度快等优势，引起了许多研究人员的关注。但当前的单片集成方案，LED和驱动晶体管分布在水平方向上（横向集成），导致LED发光区域被驱动晶体管占用而有损失。近日，闽都创新实验室郭太良、严群团队张恺馨、孙捷、潘魁等人提出了一种新型单片垂直LED-on-FET外延结构，并通过这种外延结构制备了单片垂直集成的LED-on-FET阵列器件，该集成方案制造过程相对简单，LED和FET之间共享n-GaN层减少了互连电阻并提高了可靠性，同时节省了器件面积，可最大化LED发光区域的开口率并提高阵列器件密度。相关研究成果以“Monolithically and Vertically Integrated LED-on-FET Device Based on a Novel GaN Epitaxial Structure”论为题发表在IEEE Transactions on Electron Devices上（文章链接：https://doi.org/10.1109/TED.2023.3321705）。

单片垂直集成LED on FET器件阵列的制备工艺流程示意图

        研究团队提出的这种新型单片垂直 LED-on-FET外延结构，成功制备出单片垂直集成微尺寸 LED-on-FET 阵列器件。作为一种避免巨量转移问题的技术路线，实现了 LED 与驱动晶体管的单片垂直集成。这种单片垂直集成的器件结构制备工艺简单，消除了驱动晶体管占用的额外面积，节省了器件面积，最大化 LED 发光区域的开口率并提高阵列中器件的密度。该LED-on-FET器件在调制EL强度和开关能力方面具有良好的栅控特性，在显示、可见光通讯和智能照明等领域具有巨大潜力。

（郭太良、严群研发团队 供稿）