氮化鎵基Micro-LED 側壁對外量子效率的影響及側壁處理技術綜述

鄺 海，黃 振，熊志華，劉 麗

（江西科技師范大學 江西省光電子與通信重點實驗室,江西 南昌 330038）

1 引言

微發光二極管（Micro-Light-Emitting diode，Micro-LED）因具有其他光源不可比擬的優勢而備受關注[1-6]。首先，由于它具備自發光特性而無需偏振器，可使顯示器更輕薄；其次，Micro-LED 中電光轉換效率較高，理論上功耗僅為傳統有機發光二極管（Organic light emitting diode,OLED）的一半，使裝置的電池壽命延長、續航力更長[7-8]；再次，它的響應時間為納秒級，具備超快的切換速度，可以達到頭戴虛擬現實技術（Virtual reality,VR）和增強現實（Augmented reality,AR）裝備顯示器最理想的像素密度，也可滿足可見光通信的高響應頻率要求[9-11]。此外，它具有高亮度特性，能提高裝備在陽光下的可讀性，可以解決由于環境光較強導致的顯示器上的影像泛白、辨識度變差的問題，尤其適用于透明顯示器和高亮度顯示器[8,12-14]。更重要的是，Micro-LED 技術能整合多種傳感器、可以識別手勢，在成為顯示器件的同時還可以通過加載特定頻率的數據信號實現光通信功能，以滿足5G 時代信息集成的需求[15-18]。可見，Micro-LED將成為解決5G 信息時代VR/AR 等高階消費類頭戴裝備續航能力短、分辨率不足、亮度不夠高、響應慢等問題的關鍵技術，同時也因能解決目前可見光通信系統傳輸速率低的不足而成為未來顯示和可見光通信系統的理想選擇，將應用于可穿戴手表、高端電視、AR/VR 等近眼顯示器、物聯網無線通信等領域，具有廣闊的應用前景[19-28]。國際市場研究機構Research And Markets 于2021 年12 月發布的報告預測2027 年全球Micro-LED 顯示市場將達211.69 億美元[29]。

Micro-LED 自從被美國德州理工大學Jiang H X 教授團隊[1,30-31]提出后，迅速引起相關科研院所和企業的關注，并取得重大成果。三星已推出了世界上第一臺消費型模塊化的146 英寸Micro-LED 電視。2019 年英國的Plessey 展示了Micro-LED 制備的分辨率達1 920×1 080 的VR/AR 眼鏡[21]。目前Micro-LED 已應用于通信系統且傳輸速度可達15.78 Gbit/s，而且還在持續提高中[19,32]。這些成果充分表明了Micro-LED 強大的技術實力和發展潛力，但目前仍未商業化量產，少量已展示的Micro-LED 顯示屏存在尺寸小、分辨率不夠高等問題，離預期效果還有很大差距。除了仍然存在轉移過程難以保證高良率以及缺乏高效紅光導致Micro-LED 難以全彩化兩大瓶頸外，低外部量子效率（External quantum efficiency，EQE）是Micro-LED 發展的另一大挑戰[15,33-34]。目前報道的GaN 基Micro-LED 的峰值EQE 通常小于15%[35]，尺寸小于5 μm芯片的峰值EQE 甚至小于1%[36]，這嚴重影響了Micro-LED 的應用范圍及產業化進程。南昌大學江風益團隊制備出了高光效InGaN 基橙—紅光LED 使得全彩化成為可能[37]。巨量轉移技術已引起廣泛關注，有望不久的將來得到解決[21,38-42]。現今，急需突破EQE 低下這一瓶頸以推動Micro-LED 產業化進程。

為了提高外量子效率，本文分析了EQE 低下的主要影響因素，討論了側壁缺陷對EQE 的顯著影響，梳理了側壁缺陷與載流子的作用機制，對比分析了各種側壁處理方法的特點及范圍，并展望了未來側壁處理技術的發展趨勢。

2 EQE 的主要影響因素分析

2.1 側壁載流子損耗是EQE 低下的主要因素

Micro-LED 具備優于液晶顯示（Liquid crystal display,LCD）和OLED 的特性（見表1），但是外量子效率低下影響了其進一步廣泛應用。從Micro-LED 結構示意圖（見圖1）可以看出，其結構包含多層，因此光的產生和傳輸也較為復雜，影響因素較多。

圖1 Micro-LED 結構示意圖（改編自文獻[1]）Fig.1 Schematic diagram of Micro-LEDs Structure (adapted from Ref.[1])

表1 Micro-LED 與OLED、LCD 比較[4,9]Tab.1 Performance comparison of Micro-LED,OLED and LCD [4,9]

Micro-LED 的EQE 定義為每秒發散到自由空間的光子數量與每秒LED 電子-空穴復合數之比。直接決定了LED 器件的光學性能，是非常重要的指標。如何突破低EQE 這一瓶頸已成為研究熱點。諾貝爾獎獲得者Shuji Nakamura 課題組等對這方面做了研究[21,33-34,42-47]。EQE 的影響因素很多，包含載流子注入、光的形成、光的傳輸及光的提取等，可用公式（1）表示[35]

其中CIE、IQE 和LEE 分別為Micro-LED 的電流注入效率（Current injection efficiency）、內量子效率（Internal quantum efficiency）及光提取效率（Light extraction efficiency）。圖2 是常見的用于模擬和效率分析的InGaN/GaN 基藍色發光二極管的示意圖。由公式（1）及圖2 都可以看出，EQE 由CIE、IQE 及LEE 這三個效率共同決定：

圖2 用于模擬和進行效率分析的垂直結構InGaN/GaN 基藍色發光二極管的示意圖（改編自文獻[35]）Fig.2 Schematic diagram of the InGaN/GaN-based blue light-emitting-diode used for the simulation and the analysis of the efficiency (adapted from Ref.[35])

（1）CIE 為輸出的光功率與空間電荷區輸入的電功率之比，提高載流子的匹配率可以提高CIE。由圖2 可以看出，電注入效率主要由空穴和電子的注入、輸運、濃度等決定，而這些都與缺陷有很大關系。主要原因是Micro-LED 中側壁缺陷形成的非輻射復合中心嚴重影響了載流子的注入能力，缺陷處還容易形成漏電流通道，這些都對載流子的有效復合產生很大影響，使得CIE 降低從而引起EQE 下降[42]。

（2）LEE 為每秒發散到自由空間的光子數與每秒空間電荷區產生的光子數之比，由光的傳輸決定，受電極等影響較大[48]。對于LED，理想情況是載流子復合后產生的光都從頂部射出并被充分利用，但實際情況是，光在傳輸過程中會發生反射、散射、吸收等損耗，也可能從側面射出未被有效利用，這些行為會引起LEE 降低，從而影響EQE。為減少光損耗提高LEE，目前常用的方法主要有提高反射層的反射率、表面粗化及表面鈍化等[49-51]。

（3）IQE 為每秒空間電荷區產生的光子數量與每秒LED 電子-空穴復合數之比。根據ABC模型[43,52-54]，IQE 如式（2）和（3）所示。其中：Rrad、RSRH及RAuger分別表示載流子輻射復合率、肖特基（Shockley-Read-Hall，SRH）輻射復合率及俄歇（Auger）復合率；n為載流子密度；A、B、C分別表示非輻射復合系數、輻射復合系數及俄歇復合系數。根據式（2）和式（3）可知，IQE 由載流子的復合及載流子濃度決定，發光效率由輻射復合和非輻射復合的競爭決定，要想通過提高IQE 來提高EQE，必須使得載流子自發輻射率最大化、減少俄歇復合及SRH 復合[55]。

根據以上分析，EQE 由LEE、CIE 及IQE 共同確定，受晶體質量、熱管理、載流子注入效率等因素影響[56-57]，其中，載流子及缺陷是主要影響因素。由圖2 可見，IQE 的主要影響因素為載流子和缺陷，CIE 主要影響因素為載流子注入、濃度及遷移等，而缺陷也同時影響光的射出，從而影響LEE。因此，缺陷和載流子是EQE 的主要影響因素。Shuji Nakamura 課題組等研究結果也表明側壁損傷及缺陷引起的載流子損耗是Micro-LED 的EQE 降低的主要原因[42-47]。因此，降低側壁引起的載流子損耗及側壁缺陷密度是提升EQE 的關鍵。

2.2 Micro-LED 中側壁缺陷對外量子效率的影響分析

Micro-LED 制備需要經過電感耦合等離子體（Inductively coupled plasma，ICP）刻蝕工藝，圖3為ICP 腐蝕后ITO 層的橫斷面掃描電子顯微鏡（Scanning electron microscope，SEM）圖像。其中，左側經ICP 蝕刻去除SiO2、右側為在蝕刻過程中覆蓋光刻膠，標記為“Pt”的層是在聚焦離子束（Focused ion beam，FIB）掃描電鏡橫斷面成像時沉積的鉑層。從圖中可以看出，經過ICP 刻蝕后側壁不可避免地留下了化學污染和損傷，主要包含：深能級非輻射復合中心、摻雜雜質、揮發性強的元素及污染層等[21,58-60]。對于常規尺寸LED，EQE 主要由外延生長和芯片結構等決定，上述側壁損傷及缺陷引起的載流子及光損耗對EQE 的影響幾乎可以忽略不計。然而，Micro-LED 一般單邊尺寸小于100 μm，一些高清顯示器，如面向頭戴VR/AR 裝備用高分辨率顯示器要求芯片需小于10 μm×10 μm[43,55,61]。在這樣的尺寸條件下，芯片周長與面積比值較大，刻蝕過程中產生的側壁損傷、缺陷以及器件的表面復合區域所占的比例很大，任何缺陷和雜質都會促進表面少數載流子復合[55]。研究證明，刻蝕后的雜質和氧化物能誘導缺陷能級[60]。同時，側壁邊緣的周期性受干擾，誘導出半導體間隙中的電子態并成為非輻射復合中心[62]，另外，小尺寸Micro-LED 的側壁存在一些載流子堆積，引起“邊緣效應”與“尺寸效應”[42,45,48,63]。此外，隨著芯片尺寸的減小，空穴更容易被缺陷捕獲，空穴注入效率也隨之下降[47]。在這種情況下，漏電流也隨著尺寸的減小而增大，導致EQE 隨著尺寸減小而劇烈下降[64]。Ding K 等[65]研究表明當芯片尺寸從500 μm×500 μm降低到10 μm×10 μm 時，最大EQE 由10 %下降到5 %。可見，側壁表面及缺陷引起了載流子非輻射復合，限制了載流子注入能力，導致漏電流通道的形成。這些側壁缺陷引起的載流子損耗在Micro-LED 中非常顯著，成為EQE 低下的主要原因[42,66]。

圖3 ICP 腐蝕后ITO 層的橫斷面掃描電子顯微鏡（SEM）圖像[62]Fig.3 Cross-sectional scanning electron microscopy (SEM)image of ITO layer after exposing to ICP etch [62]

俄歇復合和SRH 復合是LED 中最主要的兩種非輻射復合[55]，Micro-LED 應用于顯示領域時一般電流密度較低[67]，此時俄歇復合占比較小，幾乎可以忽略，載流子主要表現為SRH 復合。Olivier 等[53]研究了尺寸對載流子復合的影響，研究結果見圖4。由圖4 中可以看出：在一定范圍內，ABC 模型中SRH 復合對應的系數A隨著芯片尺寸減小而明顯增大，而俄歇復合對應的系數C始終保持相同數量級、變化不大。結果證實了SRH 復合是小尺寸Micro-LED 的主要載流子損耗。SRH 復合由捕獲中心的密度、截面及能級決定[35]，Micro-LED 的非輻射復合中心集中在側壁缺陷[64]，是引起Micro-LED 的EQE 下降的主要原因。由公式（3）中得出，降低An即降低SRH 復合是提高EQE 的關鍵[34]。故可通過降低側壁缺陷密度及其引起的載流子損耗實現。

圖4 提取系數A(a)和C (b)隨著LED 尺寸的變化圖[53]Fig.4 Extracted coefficients A (a) and C (b) plotted versus LED size[53]

2.3 側壁缺陷影響EQE 的物理機制

LED 的工作原理是將電能轉換為光能。根據能量守恒定律，理想情況是注入的載流子都能有效復合轉換為光子，并被合理利用。實際上，除了電子、空穴的有效復合，載流子還會有所損耗，尤其是在表面和缺陷處。對于Micro-LED，載流子損耗集中在側壁處，主要表現為：

（1）電子、空穴在側壁表面發生復合形成光子，但是光從側壁散發出并未被有效利用。尺寸較小的Micro-LED 中側向電阻低、電流擴展更好，載流子更容易輸運到有源層邊緣在側壁發生輻射[33,48,68]。從圖2 可以看出，側壁處形成的光子容易選擇最短路徑直接從側壁處發射或者被表面缺陷吸收，引起LEE 降低從而導致EQE 低下[49-50,54]。研究人員[48]通過模擬計算證明：“尺寸效應”很大程度取決于有源區側壁表面的載流子復合引起的載流子損耗，因此EQE 隨著尺寸減小而降低。

（2）側壁損傷或者缺陷處形成泄漏通道，載流子在缺陷處形成漏電流。張紫輝聯合郭浩中團隊[42]對比分析了相同尺寸20 μm×20 μm 帶側壁損傷和完整未帶損傷的Micro-LED，結果見圖5。圖5（c）為樣品的I-V 曲線圖，從圖中可以看出Micro-LED 側壁缺陷處易形成電流泄漏通道，最終導致EQE 急劇下降。

圖5 (a)完整的Micro-LED 示意圖；(b)側壁帶缺陷的Micro-LED 示意圖；(c)樣品的I-V 曲線；(d)樣品的P 電極附近的載流子濃度變化（改編自文獻[42]）Fig.5 Schematic diagrams for (a) LED without sidewall damages and (b) LED with sidewall damages;(c) the current-voltage characteristics in semi-log scale for LEDs;(d) changes in carrier concentration profiles near the P-region for LED (adapted from Ref.[42])

（3）載流子在缺陷處被捕獲發生非輻射復合。研究表明，俄歇輻射系數基本不隨尺寸變化，而肖特基輻射復合系數隨著尺寸降低而增大，這意味著小尺寸的Micro-LED 表面缺陷引起的SRH 非輻射復合嚴重影響EQE[53]。張紫輝團隊為此做了大量工作，圖5（d）顯示樣品臺面邊緣的載流子濃度快速下降，這是因為載流子在側壁被缺陷捕獲發生SRH 復合[42]。2020 年，他們又聯合劉召軍博士團隊進一步證實[69]：晶體質量和載流子輸運會影響光電性能。干蝕刻所引起的表面損傷和缺陷會引起表面非輻射復合，使得Micro-LED 的IQE 降低，嚴重影響EQE。2021 年，他們再次強調側壁缺陷引起的非輻射復合是EQE 低下的一個重要原因[33]。

載流子在側壁缺陷處行為的厘清有利于提高EQE，但是載流子與缺陷的具體相互作用機制及模式并沒有被系統研究，不同缺陷與載流子相互作用的差異性也并不十分清楚，比如在空位處和位錯處漏電流分布是否相同、載流子的非輻射復合是否一樣等。需進一步根據缺陷種類有針對性地深入研究側壁缺陷對載流子輸運及復合的影響，為后續提出更有效的側壁處理方法提供理論基礎。

3 側壁處理技術及缺陷修復方法

為了提高外量子效率，降低Micro-LED 的側壁載流子損耗和缺陷密度是關鍵[70]，缺陷修復是基本途徑，目前側壁處理技術及缺陷修復方法主要有：

（1）優化設計芯片內部結構，使得載流子遠離側壁表面。Corfdir P[71]等設計了core-shell 結構，使得載流子遠離表面，從而有效降低了表面輻射。郭浩中團隊通過減薄勢壘層厚度來降低垂直電阻，調節擴散電流，可以更好地將電流限制在臺面內、遠離側壁，以降低載流子橫向輸運到側壁的幾率，減少了表面非輻射復合，并提升空穴注入率，提高了EQE[69]。芯片結構的優化可以在一定程度提高EQE，但是側壁表面及缺陷發生的載流子和光的損耗仍然存在，不容忽視。

（2）熱處理法。研究已證實熱處理可以消除近表面部分缺陷，降低側壁缺陷密度，從而降低漏電流。但是處理過程中必須控制好退火工藝，假如溫度過高容易引起新的缺陷，產生并導致漏電流增大[72-73]。田鵬飛等[45]通過增加退火時間部分修復了缺陷，使得低電流密度下的發光效率得到提高。但是退火不能使缺陷完全消除，在合適的條件下經退火處理后，LED 仍然存在漏電流，可能與側壁的N 空位有關[72]。具體物理機制還有待進一步深入研究。合適的處理條件如溫度、時間等應根據不同的芯片選擇。

（3）化學處理法。干法刻蝕工藝使得Micro-LED 側壁產生損傷及缺陷，很多研究人員嘗試采用濕法化學刻蝕來降低側壁損傷，目前已報道的化學法有采用氫氟酸（HF）或者氫氧化鉀（KOH）處理。采用稀氫氟酸處理后制備的AlGaInP 極小尺寸紅光Micro-LED，在低注入電流區和高注入電流區的EQE 分別提高到了35.48%和12.86%。主要是通過化學處理消除了側壁表面的一些物理缺陷、污染物和材料損傷等，因此，降低了由于表面缺陷引起的非輻射復合率[74]。這對氮化鎵基Micro-LED 具有重要的借鑒意義，后續可研究采用氫氟酸處理氮化鎵基Micro-LED，并研究其對污染物、側壁損傷及EQE 的影響。研究人員采用KOH 處理ICP 刻蝕后的LED 側壁，結果顯示漏電流變小了。進一步證實了經過氫氧化鉀處理后側壁缺陷的密度下降了[72]。綜上，化學法可以消除部分刻蝕后留下的漏電流通道[75]，但是目前常用的氫氧化鉀和氫氟酸都較容易侵蝕金屬，因此單獨采用化學法處理后效果并不是很理想，可進一步聯合采用其他方法共同處理Micro-LED側壁以達到更好的效果。

（4）側壁鈍化法。鈍化是較常用的側壁處理方法，不僅可以抑制側壁懸掛鍵、降低側壁缺陷，還可以減少光從側壁的發出率，提升LEE，從而提高EQE[51,55,76-77]，被認為是降低Micro-LED 表面輻射的關鍵技術[48]。生產中用的較多的是等離子體增強化學的氣相沉積法（Plasma enhanced chemical vapor deposition，PECVD）。這種方法沉積速度快，對大尺寸器件有一定的減小漏電流的作用，但對于芯片面積小于60 μm×60 μm 的Micro-LED[62]，PECVD 鈍化并不能有效降低漏電流，主要原因是鈍化層致密度不夠，部分缺陷無法被有效鈍化[78]。另外，PECVD 鈍化可能降低ITO 層的透明度，而影響光輸出[79-80]。研究人員采用原子層沉積法（Atomic layer deposition，ALD）從原子水平精確控制鈍化層厚度、制備更致密的鈍化層[62-81]，研究結果顯示鈍化后缺陷密度有效降低、漏電流有所減小，主要原因是ALD 層抑制了載流子的表面輻射和側壁缺陷引起的漏電流。Wong M S 等[62]對比了采用ALD、PECVD 側壁鈍化后及未鈍化的Micro-LED，樣品圖及研究結果見圖6。其中，樣品LED-1 未經過側壁處理，LED-2 經過ALD 鈍化和ICP 刻蝕，LED-3 通過PECVD 側壁鈍化和HF 刻蝕，LED-4 經過ALD 側壁處理和HF 刻蝕，研究結果顯示：ALD 側壁鈍化后的LED 光輸出較一致、漏電流最小、20 μm×20 μm芯片的峰值EQE 由鈍化前的24%提高到33%。結果表明：對于尺寸較小的Micro-LED，ALD 鈍化效果明顯優于PECVD 鈍化，主要原因是ALD 鈍化可以消除一些非輻射復合中心，降低了“尺寸效應”對Micro-LED 外量子效率的影響。目前ALD 技術主要用作生長二氧化硫和氧化鋁層作為鈍化層，其中氧化鋁的穩定性好、致密度高[82-83]，是側壁鈍化的理想選擇[76,81]。然而，ALD 沉積速度較低、難以沉積較厚的鈍化層，因此，可以考慮根據實際情況綜合使用ALD 和PECVD 這兩種鈍化方法[55]。研究人員對比了聯合采用這兩種方法制備雙層Al2O3/SiO2和單獨采用PECVD 制備單層SiO2鈍化后的Micro-LED，結果發現前者的漏電流更小、EQE 更高，且前者側壁未發現缺陷相關的非輻射點。研究表明聯合使用ALD 和PECVD 雙層鈍化能有效降低側壁缺陷[64]。這是側壁處理技術未來發展方向，鈍化層的選擇也應該更多樣化。

圖6 （a）樣品在1 A/cm2 下的電致發光圖像；（b）、（c）不同尺寸芯片的EQE 隨注入電流密度的變化（改編自文獻[62]）Fig.6 (a) Electroluminescence images of Micro-LEDs at 1 A/cm2;(b),(c) variation of EQE with injection current density for different chip sizes (adapted from Ref.[62])

（5）離子注入法。研究發現氮離子注入Micro-LED 后，N 原子比例由23.3%增加到43.0%，而O 原子比例由21.1%降低到6.7%，器件的光致發光強度提高了7 倍，EQE 提高約33%，漏電流減小，開啟電壓和工作電壓都降低，光電性能得到改善[70]。這意味著通過離子注入可以抑制表面懸掛鍵等缺陷。主要原因是N 離子注入后代替O 或者OH 與側壁表面Ga 懸掛鍵發生反應，從而降低了表面的缺陷密度。離子注入后，Micro-LED 的表面變化見圖7（彩圖見期刊電子版）。研究結果證實了離子注入能降低缺陷密度，抑制載流子表面非輻射復合。根據以上研究結果，后續可以依據Micro-LED 的側壁缺陷中懸掛鍵的類別及表面分布情況，通過合適的離子注入方式消除表面懸掛鍵及空位，降低缺陷密度，提高外量子效率。離子注入量及離子類型需要根據缺陷種類進一步研究。

圖7 離子注入后Micro-LED 表面變化示意圖。(a)表面化學結構發生變化；(b)原子排列、表面修復和空穴缺陷填充；(c)GaN 中的鈍化層[70]。Fig.7 Schematic diagram of Micro-LED surface changes after ion implantation.(a) Changes in surface chemical structure;(b) atomic alignment,surface repair and cavity defect filling;(c) passivation layer in GaN[70]

（6）聯合使用化學法及鈍化法。研究表明單獨采用化學處理法無法完全消除缺陷，Nakamura S H 團隊采用HF 刻蝕與ALD 聯合處理Micro-LED，使得尺寸為20 μm×20 μm 的LED 的EQE由24%提高到33%，漏電流減少，而且在低電流密度時發光均勻性較好[62]。研究人員采用KOH化學法與ALD 技術相結合進行處理。結果表明這種聯合處理方法對SRH 非輻射復合和等離子體損傷誘導的表面復合具有較好的抑制作用[62,84]。可見，聯合使用化學法和鈍化法對于降低非輻射復合、提高EQE 具有較好的效果，后續可根據實際效果和操作性，進一步研究更多的聯合處理方法。

近年來，Micro-LED 技術得到快速發展[85]，目前通過側壁處理使得EQE 低下的問題得到了一定改善，但是研究主要集中于側壁整體處理及處理后的效果，較為籠統。側壁中各類缺陷如空位、懸掛鍵、位錯占比如何？它們在側壁如何分布？各種缺陷適合的處理方法是什么？各類缺陷在各種處理方法中如何變化？最佳的缺陷修復模式和機制是什么？這些都是解決因“邊緣效應”與“尺寸效應”引起的EQE 低下這一瓶頸的關鍵，但是目前并不十分清楚，需對缺陷特征、分布及作用機制進一步深入研究，有針對性地根據缺陷種類和分布提出更有效的側壁處理方法。

4 結論與展望

Micro-LED 是未來高清顯示器和可見光通信領域的理想選擇，近年來已取得了較好的成果，但是目前Micro-LED 外量子效率仍較低下，嚴重影響其產業化進程及利用率。經過20 多年的研究，發現載流子在側壁表面及缺陷處發生表面復合、非輻射復合、漏電流等損耗，是Micro-LED 外量子效率降低的主要原因。載流子的有效調控及缺陷密度降低是解決問題的關鍵。目前報道的側壁處理方法主要有優化設計芯片內部結構、熱處理、化學法、鈍化法、離子注入法及聯合使用多種方法等，這些側壁處理方法對提高EQE 有一定的效果。

然而，現有側壁處理方法較為籠統、針對性不強。后續需要根據側壁缺陷種類及分布，進一步提出更有效的側壁處理方案，以下基礎性問題值得深入探討和求索：（1）側壁缺陷的種類及分布規律：不同缺陷與載流子的作用機制不同，側壁處理過程中發生的反應也不同，應該厘清側壁缺陷的種類及特征；（2）側壁缺陷與載流子的作用機理：載流子在缺陷處會發生非輻射復合、漏電流等損耗，但是各種缺陷與載流子的具體作用機制未系統研究；（3）各種缺陷在側壁處理過程中的作用機理及動力學：位錯、空位、畸變等在側壁處理過程中發生的反應不同，動力學也不同，應總結各類缺陷修復模式。在此基礎上，有針對性地提出更有效的側壁處理方法和缺陷修復方案，實現非輻射復合率降低、漏電流減小及缺陷密度下降的目標，為突破EQE低下這一瓶頸提供理論參考。

在進一步深入研究以上微觀作用機制的基礎上，針對目前常用的側壁處理方法存在的問題和困難，提出如下展望：（1）開發一種新的側壁處理方法，能修復所有，至少大部分缺陷，切實有效地降低缺陷密度、提高Micro-LED 的外量子效率。目前研究表明，鈍化法能有效抑制懸掛鍵，離子注入能有效修復空位，熱處理可以消除近表面部分缺陷，化學法能較好地去除一些表面污染，如何綜合各方法的優點開發出一種新技術能去除、修復或者屏蔽所有，至少大部分類型缺陷，是未來研究方向；（2）利用高新科學技術，優化Micro-LED 生產工藝和設備，從源頭上減少缺陷的產生，從根本上解決側壁缺陷對外量子效率的不利影響。目前刻蝕工藝和設備的優化已受關注，但是因為Micro-LED 尺寸的特殊性，還未能完全解決側壁損傷問題，可進一步利用光、聲、電等還有其他物 理、化學反應，以及日益精湛的檢測技術，減少側 壁缺陷產生，有望不需要通過側壁處理就能使得 外量子效率顯著提高；（3）加快培養相關綜合型復 合型專業創新人才培養。Micro-LED 的側壁處理 及缺陷修復技術，涉及到物理、化學、材料、機 電、檢測、顯示等各領域，僅熟悉其中一兩個專業 的技術人員已無法滿足需求，急需培養多領域的 綜合應用型人才，是解決外量子效率低這一瓶頸 的重要保障。隨著技術的不斷發展，Micro-LED 的側壁處理技術會逐步完善，外量子效率會 相應提高，高性能的Micro-LED 會更好地更廣泛 地應用于顯示和可見光通信領域，Micro-LED 產 業化指日可待。