技术突破2025年12月11日
GaN图形化技术实现红光LED性能突破
中国科学技术大学研究团队通过创新的GaN图形化技术， 使红光LED外量子效率提升57%，为下一代高性能显示技术铺平道路
技术摘要
通过在蓝宝石基板上制备300µm方形图形化GaN模板区域， 研究人员成功将红光LED的外量子效率（EQE）提升了57%。 该技术通过优化外延层质量和应力分布，显著改善了LED的光提取效率和发光均匀性。
技术原理与创新点
1. 图形化GaN模板技术
传统红光LED面临的主要挑战是高铟组分导致的晶格失配和位错密度高。 本研究采用精密光刻和蚀刻技术，在蓝宝石基板上制备了300µm的方形图形化区域， 为后续的GaN外延生长提供了优化的应力释放结构。
2. 应力工程优化
图形化模板能够有效调控外延层中的应力分布，减少位错密度， 提高InGaN量子阱的晶体质量。这种应力调控机制是实现高效率红光发射的关键。
3. 光提取效率提升
通过优化表面结构和界面特性，图形化技术显著改善了LED的光提取效率， 使更多内部产生的光子能够有效输出，直接贡献于外量子效率的大幅提升。
性能指标对比
传统技术
外量子效率基准
位错密度较高
发光均匀性一般
图形化GaN技术
外量子效率+57%
位错密度显著降低
发光均匀性优异
应用前景与影响
Micro-LED显示
高效率红光LED是实现全彩Micro-LED显示的关键技术瓶颈， 该突破将加速Micro-LED在高端显示领域的商业化进程
光通信系统
高效率LED光源可应用于可见光通信（VLC）系统， 为室内高速无线通信提供新的解决方案
智能照明
更高效的红光LED将推动全光谱智能照明技术发展， 实现更接近自然光的照明效果，提升用户体验
关键技术参数
结构参数
- ▸图形化区域尺寸：300 µm × 300 µm
- ▸基板材料：蓝宝石（Sapphire）
- ▸外延层：InGaN/GaN多量子阱
性能指标
- ▸外量子效率提升：57%
- ▸发射波长：红光波段（~630nm）
- ▸应用温度：室温稳定工作
行业展望
这项研究成果标志着GaN基红光LED技术取得重要突破。 通过图形化模板技术实现的性能提升，为解决红光LED效率瓶颈提供了新的技术路径。 随着制造工艺的进一步优化和成本的降低，该技术有望在未来2-3年内实现规模化应用。
对于维视联等视频显示设备制造商而言，高性能LED技术的进步将直接推动 下一代显示系统的性能提升，特别是在色彩还原度、能效比和使用寿命等关键指标上， 为客户提供更具竞争力的解决方案。