近日，厦门大学电子科学与技术学院吴挺竹教授、陈忠教授团队在Micro-LED结构设计与性能优化取得重要进展。相关研究成果以题为《Effect of Mesa Geometry on the Performance of Green Micro-LEDs》的论文发表于国际知名光电子期刊 Optics and Laser Technology (OLT)。

Micro-LED作为新一代自发光显示技术，具有高亮度、高分辨率、低功耗和长寿命等显著优势，是AR/VR显示、车载照明及可见光通信等领域的重要发展方向。然而，随着芯片尺寸不断减小，器件的电流扩展不均匀、侧壁缺陷密度升高以及外量子效率（EQE）下降等问题逐渐成为制约其性能提升的关键瓶颈。

针对这一问题，研究团队系统研究了台面几何结构对InGaN/GaN基绿色Micro-LED光电与热学性能的影响。研究人员设计并制备了具有相同发光面积但不同台面形状的多尺寸Micro-LED芯片，并结合实验测试与多物理场仿真，对其电流分布、光提取效率（LEE）、非辐射复合行为及热管理性能进行了深入分析。

研究结果表明，圆形台面器件表现出更优异的光电特性，包括更低的工作电压、更高的外量子效率以及更强的光输出功率。这主要得益于其更加均匀的电流扩展及较低的侧壁损伤密度。相比之下，方形台面虽然具有更高的光提取效率，但其较长的侧壁周长导致非辐射复合增强和表面温度升高，从而降低了整体发光性能。研究还发现，圆形结构在散热与角度光分布方面具备显著优势，为Micro-LED芯片的结构设计提供了新思路。

该研究系统揭示了台面几何形状在Micro-LED性能调控中的关键作用，为高效率、低功耗Micro-LED芯片的结构优化提供了重要理论依据与实验支撑。

厦门大学为该论文的第一署名单位，研究工作由吴挺竹教授和陈忠教授共同指导完成。该研究得到了工业和信息化部项目的资助。

图片导读

Fig. 1. Schematic diagram of the fabrication process.

Fig. 2. Optical microscope images of 380 μm² micro-LED: (a) Round mesa device; (b) Square mesa device; (c) Image of the packaged device and its electroluminescence.

Fig. 3. (a) Characteristics of voltage versus current density;(b) Voltage versus chip size at 500 A/cm²;(c) Reverse leakage current characteristics in the bias range of −4 V to 0 V.

Fig. 4. (a) EQE as a function of current density; (b) EQE as a function of chip size at 500 A/cm²; (c) The variation curve of EQE within the current density range of 0.5–15 A/cm²; (d) The dependence of J_max on device size.

Fig. 5. The carrier distribution in the active region of 380 μm² devices: (a) Electron concentration distribution; (b) Hole concentration distribution.