科大工学院创全球首款高光效深紫外显示晶元　推进无掩模光刻技术发展

香港科技大学（科大）工学院成功研发一款全球首创的深紫外microLED显示阵列晶元，此高光效晶元可配合无掩模紫外光光刻技术，提升其光输出功率密度准确性，并以较低成本及更速效的方法推动半导体晶片生产的技术发展。

这项研究由科大先进显示与光电子技术国家重点实验室创始主任郭海成教授指导，并与南方科技大学和中国科学院苏州纳米所合作。

光刻机是用以制造半导体的重要设备，它利用短波长的紫外光构成不同图案，从而生产出各种集成电路晶片。然而，这种运用传统汞灯和深紫外LED光源的制作有不足之处，例如器件尺寸大丶解析度低丶能源消耗高丶输出的光效低且功率密度不足，不利于晶片制作。

为了解决上述难题，研究团队制造了一个无掩模光刻原型机平台，利用它制作了首个由深紫外microLED无掩模曝光的microLED显示阵列晶元。过程中提高了紫外光萃取效率丶增强其热分布效能，并改善了晶体外延的应力释放。

郭教授特别提到：「团队制作的microLED显示阵列晶元成功实现了多项关键性技术突破，包括提高了光源的功率及效能丶图案显示解析度丶提升萤幕性能及快速曝光能力。此microLED显示晶元有效地将紫外光源和掩模版上的图案融为一体，迅速地提供足够的辐照剂量为光阻剂进行光学曝光，推进半导体生产技术发展。」

郭教授进一步指出：「近年来，低成本丶高精度的无掩模光刻技术已成为半导体行业的新兴研发热点。由于这种技术能够更灵活调整曝光图案，从而提供更多样化的定制选项，并节省制造光刻掩模版的成本。因此，对于自主开发半导体设备而言，有助提高光阻剂敏感度的短波长microLED技术显得尤为关键。」

科大电子及计算机工程学系博士后研究员冯锋博士总结道：「与其他具代表性的研究相比，我们实现了更小的器件尺寸丶更低的驱动电压丶更高的外量子效率丶更高的光功率密度丶更大规模的阵列尺寸，以及更高的显示解析度。这些都是关键的性能提升，各项指标均显示，本研究的成果领先全球。」

论文题为「High-Power AlGaN Deep-Ultraviolet Micro-Light-Emitting Diode Displays for Maskless Photolithography」，全文刊登于顶尖期刊《自然光子》。自发表以来，本研究在业界内获得广泛认可，并于「第十届国际第三代半导体论坛」被评为2024年度中国第三代半导体技术十大进展之一。

展望下一阶段的研究，团队计划继续提升AlGaN深紫外microLED的各项性能，并改进原型机，开发2k至8k高解析度的深紫外microLED显示萤幕。

本研究的第一作者为冯锋博士，通讯作者则为科大电子及计算机工程学系的客席副教授兼南方科技大学副教授刘召军。团队成员还包括科大电子及计算机工程学系的博士后研究员刘弈鎛博士丶博士毕业生张珂博士，以及来自各合作机构的研究人员。

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（原文於2024年12月29日在EurekAlert刊登。）