国立交通大学光电工程学系郭浩中教授研究团队与厦门大学电子科学系吴挺竹博士和 Flex-Photonics 佘庆威博士、SIJ Technology Inc 公司合作，在单一磊芯片采用奈米结构应力调变技术与高精度的量子点喷涂技术，合作开发出单片式整合 RGB Micro LED 元件，展示无需巨量转移技术就能达成全彩显示的 Micro LED 概念，研究成果也分别刊登在国际知名期刊《Scientific Reports》与《Photonics Research》。
由于蓝绿光的 LED 是铟氮化镓基材料为主，因晶体结构的关系，是一种压电材料，本身有很强的内建电场，会影响主动区的发光波长与载子复合效率，这个现象称为量子史局限塔克效应（quantum confined Stark effect，QCSE），是困扰 LED 发光效率的主要原因之一，因此团队利用 QCSE 的特性，在绿光磊芯片透过制作环型奈米结构，释放 LED 主动区的应力达成波长调变效果，并将发光波长由绿光调变至蓝光；由于奈米结构会牺牲部分发光面积，降低发光强度，且 Micro LED 随着尺寸缩小，侧壁缺陷对芯片的影响程度会变大，导致芯片发光效率降低，因此郭教授研究团队导入原子层沉积（ALD）薄膜钝化保护技术，取代传统的电浆辅助化学气相沉积（PECVD），借由 ALD 钝化保护层有高致密度、高阶梯覆盖能力及有效的缺陷修复等特性，避免载子在芯片表面被缺陷捕捉，大幅提高元件的发光强度，进而提升效率。
由于制备的每个 RGB 子像素尺寸仅 3×10μm，因此在小面积上做到量子点材料精确喷涂，也是此研究的一大亮点。团队采用的高精度量子点喷涂技术，可 1.65μm 线宽均匀喷涂（如下图），喷涂精度很能满足要求。
（Source：Photonics Research）
此外，因为奈米结构的设计使外露主动区面积增加，多数量子点与主动区直接接触，如下图，进阶达成非辐射能量转移（NRET）效应，提高量子点材料的色转换效率。非辐射能量转移（NRET）是一种发生在两个发色团之间能量转移的机制，由德国科学家 Theodor Förster 提出。可描述为激发态上的施体发色团，在距离极靠近的情况下，透过偶极耦合的方式将能量传递给受体发色团，属于类似近场传输（即反应作用距离远小于激发波长），而 LED 多重量子井与量子点即可视为两个发色团，并有施体与受体关系，只要在适当距离内，就可发生非辐射能量转移机制，过去许多研究都利用这个机制来提升量子点的色彩转换效率。
（Source：Photonics Research）
综上所述，研究团队开发了可达成全彩微显示的新型 Micro LED，并利用原子层沉积 ALD 技术改善了 Micro LED 的发光效率，同时利用非辐射能量转移机制提升了量子点的色转换效率。研究开发制备的量子点与奈米环 Micro LED 技术，为达成 Micro LED 的全彩显示提供新思路与新方向。
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