Điốt phát sáng siêu nhỏ (μLED) sẵn sàng cách mạng hóa công nghệ màn hình phẳng (FPD) với độ sáng, tỷ lệ tương phản, hiệu quả năng lượng và độ phân giải cực cao vượt trội, khiến chúng trở nên không thể thiếu đối với màn hình vi mô thực tế tăng cường (AR) và thực tế ảo (VR). Tuy nhiên, việc hiện thực hóa màn hình vi mô μLED pixel trên inch (PPI) cao đòi hỏi bảng nối đa năng bóng bán dẫn màng mỏng (TFT) tiên tiến với khả năng điều khiển mạnh mẽ. Hiện tại, CMOS silicon đơn tinh thể thống trị ngành công nghiệp cho ứng dụng này, nhưng bản chất không trong suốt, hạn chế về kích thước tấm wafer và chi phí chế tạo cao hạn chế khả năng mở rộng của nó. Các công nghệ thay thế, bao gồm silicon đa tinh thể nhiệt độ thấp (LTPS) và chất bán dẫn oxit kim loại, không mang lại kích thước thiết bị nhỏ, hiệu suất lái xe và độ ổn định cần thiết. Các dichalcogenides kim loại chuyển tiếp hai chiều (TMD) đã cho thấy tiềm năng, nhưng sự tích hợp của chúng đã phải đối mặt với những thách thức, chẳng hạn như quy trình truyền phức tạp và khả năng mở rộng hạn chế, dẫn đến chỉ có các trình diễn hiển thị ma trận bán hoạt động. Ở đây, chúng tôi giới thiệu một nguyên mẫu màn hình vi mô μLED ma trận hoạt động (AM) được điều khiển bởi các TFT ống nano carbon (CNT) được tối ưu hóa với Al₂O₃/SiO₂ ngăn xếp điện môi cổng và Y₂O₃/SiO₂/polyimide passivation layers. Our CNT TFTs with a channel length (L_Ch) của 3 μm đạt được dòng truyền động ∼10 μA / μm và độ di động ∼27 cm²/(V·s), while scaling L_Ch đến 0,5 μm tăng cường dòng truyền động lên ∼80 μA / μm và độ di động ∼40 cm²/(V·s), surpassing most previously reported CNT TFTs for AM displays and enabling AM-μLED microdisplays with a PPI up to 3400. Moreover, a heterogeneous integration process ultilizing flip-chip eutectic bonding was developed to assemble μLED arrays onto CNT TFT backplanes, achieving a yield of ∼100% aided by the PI layer. Furthermore, CNT TFT-based two-transistor, one-capacitor (2T1C) pixel-driving circuits and peripheral control circuits were designed to support both pulse amplitude modulation (PAM) and pulse width modulation (PWM) of μLED operation. These advancements culminate in a 32 × 32-pixel AM-μLED prototype microdisplay with a PPI of 357, capable of dynamic image and video display. Our work demonstrates CNT TFTs as a viable and scalable solution for next-generation μLED microdisplays.

Liên kết gốc: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.5c00672