4倍提高M(jìn)icro-LED光通信速度，賽富樂斯攜手富采光電實(shí)現(xiàn)6英寸半極性氮化鎵量產(chǎn)

在Micro-LED商業(yè)化進(jìn)程中，材料端的革新正成為突破性能瓶頸的關(guān)鍵。近日，行業(yè)領(lǐng)先的半導(dǎo)體材料商Saphlux（賽富樂斯）宣布取得里程碑式進(jìn)展——公司已成功利用Ennostar集團(tuán)（富采控股，原晶元光電）的成熟產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)了6英寸半極性（Semi-polar）氮化鎵（GaN）LED的規(guī)模化量產(chǎn)。

這一進(jìn)展不僅標(biāo)志著半極性材料正式跨越實(shí)驗(yàn)室階段，更將直接賦能下一代超小尺寸高速M(fèi)icro-LED。長(zhǎng)期以來，高質(zhì)量的半極性氮化鎵材料因其極高的生長(zhǎng)難度，被限制在小尺寸、實(shí)驗(yàn)室階段。

Saphlux通過獨(dú)有的缺陷調(diào)控技術(shù)，成功在標(biāo)準(zhǔn)大尺寸藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)出高質(zhì)量的半極性外延層。而此次與全球LED芯片制造巨頭Ennostar的合作，進(jìn)一步證明了該技術(shù)具有極高的工藝兼容性與量產(chǎn)良率。

如下圖所示的在藍(lán)寶石襯底上制備的6英寸半極性氮化鎵晶圓——6英寸片的量產(chǎn)意味著單片晶圓可產(chǎn)出的Micro-LED芯片數(shù)量呈幾何倍數(shù)增長(zhǎng)，配合成熟的后端工藝，將大幅降低制備應(yīng)用產(chǎn)品的單位成本。同時(shí)，該產(chǎn)品也可以應(yīng)用在AR微顯示屏領(lǐng)域，提升小尺寸Micro-LED在大電流下的發(fā)光效率。

圖1：Saphlux 成功實(shí)現(xiàn)可量產(chǎn)的 6 英寸半極性氮化鎵（GaN）晶圓

在備受關(guān)注的Micro-LED光通信（Datacomm）領(lǐng)域，Saphlux的半極性技術(shù)帶來了顛覆性的性能跨越。Saphlux與復(fù)旦大學(xué)的聯(lián)合測(cè)試結(jié)果顯示，在相同電流密度下，基于半極性氮化鎵的Micro-LED展示出遠(yuǎn)超傳統(tǒng)c面（c-plane）LED的響應(yīng)速度：-3dB帶寬從傳統(tǒng)c面LED的170 MHz躍升至690 MHz，實(shí)現(xiàn)了近4倍的帶寬提升。

圖2：復(fù)旦大學(xué)聯(lián)合測(cè)試數(shù)據(jù)：半極性 Micro-LED 實(shí)現(xiàn)了近 4 倍的帶寬提升

Saphlux的CTO宋杰博士指出：“這一性能飛躍主要?dú)w功于半極性晶體結(jié)構(gòu)對(duì)量子限制斯塔克效應(yīng)（QCSE）的有效抑制。在半極性材料中，內(nèi)建電場(chǎng)大幅減弱，電子與空穴的重疊區(qū)域增加，使得光子復(fù)合速率（Radiative Recombination Rate）顯著加快。

如載流子動(dòng)力學(xué)分析圖所示，半極性材料展示出比傳統(tǒng)c面材料更短的載流子壽命，這種更快的復(fù)合速率直接提升了芯片的調(diào)制頻率，從而支撐起更高速的數(shù)據(jù)傳輸。”

圖3：Saphlux半極性氮化鎵展示出更短的載流子壽命（τ），即更快的復(fù)合速率，這是高速通信的技術(shù)基石 （數(shù)據(jù)出自ACS Photonics 2020, 7, 2228?2235）

憑借在超小尺寸下的高亮度及上述高速通信優(yōu)勢(shì)，Saphlux的半極性系列產(chǎn)品已引起全球科技巨頭的密切關(guān)注。該系列量產(chǎn)產(chǎn)品近期已開始導(dǎo)入海外多家頭部企業(yè)，用于新一代AR微顯示屏及光通信模塊的集成。

文：LEDinside

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