武汉大学等提出柔性纳米压印光刻技术，让Micro LED光输出能力大提高
由于两项改进，基于NCSM模板的Micro LED的光输出能力得到了极大的提高
（映维网Nweon 2024年07月15日）受AR/VR等应用的推动，LED的小型化趋势受到了相当大的关注。但在紧凑尺寸中实现高效率需要采用复杂的外延生长技术和对晶体结构和缺陷的精确控制。确保均匀性、可靠性和可扩展性，同时在降低尺寸的情况下保持高质量的外延层，这依然是一个重大的障碍。
针对这个问题，中国武汉大学和加拿大滑铁卢大学的研究人员提出了一种柔性纳米压印光刻技术，以在曲面衬底实现生物启发微结构的高通量制造。
研究表明，与投影光刻方法相比，所述解决方案的生产率提高了6.4倍，经济成本节省了25%。
数百万年来，大自然已经发展出一套精妙地操纵光线的程序。生物体可以通过吸收、发射、反射、折射、散射和透射光来表现出独特的光学特性。为了应对复杂的环境变化和刺激，一系列的生物在多个维度实现了复杂的微结构来优化光学特性。例如，蝴蝶等昆虫的复眼就是抗反射光子结构的典型例子。
分布在蛾类动物复眼的nano-nipple阵列具有优异的抗反射能力和较强的光吸收能力，为提高光利用率提供了很大的启发。然而，快速、精确地处理光电器件曲面的微结构是一个极具挑战性的问题。
常见的投影光刻方法对衬底的形状非常敏感，所以当衬底有较大的翘曲或不规则形状时，这可能会降低微结构定义的准确性。所以，研究人员提出了一种柔性纳米压印光刻技术，可以在曲面实现高通量和高质量的仿生微结构加工。
团队首先进行了仿生微结构阵列和柔性纳米印迹模具的设计。通过热压成型、压印、紫外曝光和特殊设计的两步蚀刻工艺实现了微结构的制备，从而获得了复合眼状二氧化硅微结构模板。
研究表明，柔性纳米印迹对衬底翘曲具有适应性，可以精确定义微结构，并具有良好的耐久性。与投影光刻相比，生产率提高了6.4倍，经济成本节省了25%。
利用外延生长中断实验研究了氮化镓晶体在NCSM模板上的生长行为。他们发现通过NCSM模板调整成核层的形貌有助于控制氮化镓的生长方向，并获得低位错密度的外延膜。另外，NCSM模板通过仿生微结构对光子的调制，可以显著提高器件的光提取效率。
团队表示，由于这两项改进，基于NCSM模板的Micro LED的光输出能力得到了极大的提高。
研究人员指出：“这项研究对于微结构的有效制造和光电器件的性能增强非常有希望。未来，我们将继续探索柔性纳米压印技术，并期望它能有更广泛的应用。”
