產業技術綜合研究所（產總研）和東北大學于2019年7月宣布，他們開發了一種在電流密度較低情況下也能保持發光效率的GaN（氮化鎵）Micro LED。他們試做的GaN Micro LED尺寸僅為6μm見方，如果把這款GaN Micro LED以較高的密度排列的話，就可以獲得高效率、高分辨率的Micro LED顯示屏。

也適應于分辨率為2000ppi以上的顯示屏

此次研究成果得益于以下成員：產總研氮化物半導體先進設備（Device）開放創新實驗室(Open Innovation Laboratory ) GaN光設備小組的王學論(實驗室組長)、電子光學技術研究部門的朱俊元客座研究員、納米電子（Nano Electronics）研究部門的遠藤和彥(研究小組組長)、日本東北大學流體科學研究所創新能源（Innovative Energy）研究中心負責人兼材料科學高等研究所主任研究員的寒川誠二教授（同時兼任產綜研納米電子研究部門的特定研究員(Fellow) ）。

Micro LED作為可穿戴設備的顯示設備而頗受關注。然而，如果是采用一般的電感耦合等離子體（ICP,Inductive Coupled Plasma）蝕刻技術的制造工藝，因等離子的影響，LED的側面容易出現缺陷。特別是，LED的尺寸越小，有缺陷的側面的比例就越高。據說電流密度區域如果在20A/cm2以下，發光效率會急劇下降。

本次研究中，產總研致力于研究通過中性粒子光束蝕刻（Beam Etching）技術制作具有GaN納米結構的LED；日本東北大學開發了對半導體材料幾乎不會產生損傷的中性粒子光束蝕刻技術（Beam Etching）。兩家單位通過合作，共同開發了GaN Micro LED。

該研究小組此次采用了中性粒子光束蝕刻（Beam Etching）技術和傳統的ICP蝕刻（Etching）技術，分別制作了4種不同尺寸（40μm見方、20μm見方、10μm見方、6μm見方）的GaN Micro LED。

產總研和東北大學合作制作的GaN Micro LED模式圖 （圖片來源：產總研、東北大學）

關于此次試做的Micro LED，調查了作為表示發光效率的指標之一的外部量子效率和電流密度的依存關系。結果，通過ICP蝕刻技術制作的Micro LED的尺寸在20μm以下的情況下，且電流密度區域為20A/cm2以下時，發光效率急劇下降。然而，利用中性粒子光束蝕刻技術制作的Micro LED的尺寸即使減小到6μm，發光效率也幾乎沒有下降。

分別采用ICP蝕刻技術（左）、中性粒子光束蝕刻技術（右）試做的Micro LED的外部量子效率和電流的依存關系（圖片來源：產總研、東北大學）

此外，關于6μm的Micro LED，當電流密度為5A/cm2時，比較了采用兩種技術后的發光效率。結果，利用中性粒子光束蝕刻技術試做的產品的發光效率幾乎是ICP蝕刻技術的5倍。

利用新技術和傳統技術試做的GaN Micro LED 的發光效率的比較（圖片來源：產總研、東北大學）

若使用6μm的Micro LED，顯示屏的分辨率就會超過2000像素（Pixel）/英寸，那么就可以應用于虛擬現實（AR）、擴展現實（XR）的頭戴式顯示屏（Head Mount Display）等用途。

與傳統的液晶屏、有機EL顯示屏相比，Micro LED 顯示屏的功耗不及它們的1/10，輝度是它們1萬多倍，分辨率是它們的10倍左右。此次開發的Micro LED的發光色為藍色。今后，計劃制作綠色、紅色的Micro LED，并實現全彩色（Full Color）的Micro LED顯示屏。