日研究团队突破Micro LED全彩化关键瓶颈！

发布时间：2026-08-18来源：MicroLEDDisplay

传统LED的发光层通常只对应单一波长，若想实现全彩显示，要么纵向堆叠多个发光层，要么横向排列红、绿、蓝独立芯片。而氮化镓（GaN）基LED虽被视作Micro LED的理想选择，却长期受困于“色偏”难题——发光颜色随注入电流大小波动，难以稳定控制。

近日，大阪大学工学研究科市川修平副教授团队与立命馆大学藤原康文教授组合作，提出一条全新思路：不再依赖多层或多芯片组合，而是让同一种材料在室温下同时释放蓝、绿、黄、红四色光。他们选用的关键材料是掺入稀土元素铽（Tb）的氮化铝镓（AlGaN），借助已用于量产GaN器件的MOVPE法完成制备。

图1 电流注入时稳定发出蓝、绿、黄、红光的Tb掺杂AlGaN LED示意图。（供图：大阪大学研究生院工学研究科市川修平副教授）（License：Original content. Usage restriction: Credit must be given to the creator. No derivatives or adaptations of the work are permitted. Credit: Shuhei Ichikawa）

实验证实，通电后该LED发出的四色光谱峰位几乎不随电流变化而漂移，颜色稳定性远超常规GaN基器件。进一步分析表明，AlGaN中铝组分越高，基质向Tb离子传递能量的效率越佳，外量子效率随之显著提升；而在发光层下方增设氮化铝（AlN）缓冲层，不仅缓解了与基板的晶格失配，还通过压缩应变提高了Tb离子的辐射跃迁速率，使电学和光学性能双双优化。

图2 实际制备的Tb掺杂AlGaN LED多色发光光谱。波长相对于注入电流大小极为稳定。（供图：大阪大学研究生院工学研究科市川修平副教授）（License：Original content. Usage restriction: Credit must be given to the creator. No derivatives or adaptations of the work are permitted. Credit: Shuhei Ichikawa）

更值得关注的是，研究团队仅用彩色滤光片，便从同一发光区域中分别提取出红、绿、蓝三基色，直观验证了“单层发光、多点选色”的可行性。这意味着，未来有望绕开逐个排布RGB芯片的繁琐工艺，转而采用单片集成方式，在同一基板上直接制造全彩Micro LED，大幅简化生产流程。

市川副教授评价称，这项成果首次在同一发光层内同时实现“多色输出”与“电流不敏感”两大特性，为超小型、高分辨率的全彩显示器（如智能眼镜、可穿戴设备）提供了切实可行的新材料平台。下一步，团队将着力提升发光效率、开发各色光强度的独立调控技术，并向量产化关键工艺发起攻关。

原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部