[發明專利]量子點色彩轉換層微陣列及其制備方法、應用

在審

• 申請號: 202210917179.1
• 申請日: 2022-08-01
• 公開（公告）號: CN115000279A
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發明（設計）人: 胡青;王丹;韓于;宋杰
• 申請（專利權）人: 西安賽富樂斯半導體科技有限公司
• 主分類號: H01L33/50
• 分類號: H01L33/50;H01L27/15
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 涂秀清

本發明公開的量子點色彩轉換層微陣列及其制備方法、應用，通過制備納米孔結構作為量子點承載層及通過像素溝道中填充擋光材料，使得量子點均勻分散，有效提升了光強度和光純度；本發明的制備方法工藝流程簡單、可操作性高、適用范圍廣；將本發明制得的量子點色彩轉換層微陣列與GaN基藍光Micro?LED微陣列相結合制備的全彩化顯示器件，避免了紅、綠巨量轉移的技術瓶頸，降低了生產成本，提高了生產效率。

技術領域

本發明屬于Micro LED顯示技術領域，具體涉及一種量子點色彩轉換層微陣列。本發明還涉及一種量子點色彩轉換層微陣列的制備方法。本發明再涉及一種量子點色彩轉換層微陣列的應用。

背景技術

Micro LED被視為取代LCD及OLED顯示的次世代顯示器技術。在LED高效能的基礎上，Micro LED具有高像素、高對比、自發光、低能耗及壽命長等優勢。然而，目前Micro LED顯示技術在制造上面臨的巨大挑戰依然是巨量轉移制程，如何制備微小的紅、綠、藍三色Micro LED芯片，且將三色芯片快速、精確地放置到驅動面板上制約著Micro LED的量產之路。為避免巨量轉移的工藝瓶頸，目前多個研究報道主要集中在使用量子點材料制備色彩轉換層來實現Micro LED的全彩化顯示，例如沉積量子點膜，量子點光阻等方案，但均存在量子點分散均勻性不佳，紅、綠光純度和強度偏低等問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種量子點色彩轉換層微陣列，解決了現有方案存在的量子點分散均勻性不佳，紅、綠光純度和強度偏低的問題。

本發明的另一目的在于提供一種量子點色彩轉換層微陣列的制備方法，工藝流程簡單，可操作性高，可適用于各種尺寸的器件制備。

本發明的再一目的在于提供一種量子點色彩轉換層微陣列的應用，將其用于全彩化Micro LED器件，應用前景廣闊。

本發明所采用的第一種技術方案是：量子點色彩轉換層微陣列，包括GaN外延層，GaN外延層上開設有網格形溝道，網格形溝道分隔形成的單個GaN外延層像素點區域內均開設有納米孔結構，相鄰三個GaN外延層像素點區域中兩個的納米孔結構內分別注入有紅色量子點和綠色量子點。

本發明第一種技術方案的特點還在于，

納米孔結構為若干長條孔且垂直開設于單個GaN外延層像素點區域內。

網格形溝道內填充有黑色環氧樹脂膠，用于防止GaN像素點間的光串擾。

GaN外延層的上方設置有水氧阻隔層，以保護納米孔結構中量子點材料的穩定性。

GaN外延層生長于Si或者藍寶石襯底上，GaN外延層自下而上的結構依次為緩沖層、本征GaN層、第一N型GaN層、第二N型GaN層，溝道底端開設至第一N型GaN層，溝道開設深度不能超出第一N型GaN層深度，需預留一薄層第一N型GaN層作為電化學腐蝕工藝的電流導通層。

本發明所采用的第二種技術方案是：量子點色彩轉換層微陣列的制備方法，包括以下步驟：

步驟1、在Si或者藍寶石襯底的GaN外延層上利用等離子體增強化學氣相沉積（PECVD）生長一層硅膜層。該GaN外延層利用金屬有機化合物化學氣相沉積（MOCVD）制備，GaN外延層自下而上的結構依次為緩沖層、本征GaN層、第一N型GaN層、第二N型GaN層，各結構層的厚度根據具體的工藝設計確定；

步驟2、在步驟1的硅膜層上旋涂負性光刻膠，光掩膜版圖形為像素點微陣列圖形，像素點尺寸和間距可根據匹配的Micro LED微陣列像素點尺寸來設計，利用紫外接觸式曝光機曝光并顯影后得到光刻膠微陣列；

步驟3、在步驟2的光刻膠微陣列上利用真空電子束蒸發設備（Ebeam）蒸鍍金屬Cr膜層作為硬掩膜，金屬Cr膜層的厚度根據刻蝕GaN的深度來設定；蒸鍍完金屬Cr膜層后進行負膠金屬剝離工藝，像素點間距的Cr金屬被剝離去除，剝離后形成金屬Cr微陣列；