图2. 电流恒定模式下Micro-LED正向电压随温度的变化。(a) 蓝光；(b) 绿光；(c) 红光。

在本研究中，来自南方科技大学的刘召军教授团队与香港科技大学的郭海成教授团队基于氮化物的红绿蓝三原色Micro-LED在不同温度(RT-573K)下设备正向电压的响应，对其显示特性和温度传感特性进行表征。在变温测试中Micro-LED以电流恒定的模式工作，在注入电流密度为1 mA/cm²时，红绿蓝器件展现出出色的温度传感性能，灵敏度分别为2.2/2/7/2.6 mV/K，该数值相比于Shockley理想二极管公式获得的灵敏度极限低大约两倍。据推测分析，较低的灵敏度源自于系统内部的寄生电阻。在蓝光和绿光Micro-LED尺寸依赖特性研究中，该团队发现在较小的电流注入(1 mA/cm²)情况下，器件温度传感灵敏度并无明显的尺寸依赖。在高注入(100 mA/cm²)条件下，绿光与理想的灵敏度接近，而蓝光的灵敏度则随尺寸的增大而减小，此现象可归因于蓝光器件明显的串联电阻效应。

图3. 随温度改变的电致发光光谱。(a) 蓝光；(b) 绿光；(c) 红光。

此外，在器件光学表征中，该团队发现由Micro-LED随温度变化的电致发光光谱获得的三元InGaN和四元AlGaInP的带隙宽度与使用半经验Varshni关系计算出的数值一致。不同温度(蓝绿：RT-453K；红：150-450K)下红绿蓝三色光谱的半波宽度区间分别为18-30 nm/27-41 nm/23-37 nm。半波宽展宽大约在十多纳米，色差小于人眼分辨的极限。转换至CIE坐标轴，蓝光与红光的色域数值在温度的变化下展现出卓越的稳定性。结合绿色后三色的宽色域可覆盖高达DCI P3/BT 2020的170/97%，达到超高清电视的色彩空间标准。

图4. 不同温度下红绿蓝三色Micro-LED的CIE1931色坐标。

本项目获得深圳海外高层次人才创新团队项目和高水平大学建设经费的支持。

本研究的相关结果已发表于ACS Applied Electronic Materials。在此要特别鸣谢香港科技大学纳米系统制造实验中心(Nanosystem Fabrication Facility)，以及深圳市思坦科技有限公司(Shenzhen SiTan Technology Co., Ltd)对研究提供的技术支持。此外，本文作者要特别感谢香港科技大学刘纪美教授，台湾交通大学郭浩中教授，香港城市大学何志浩教授，南方科技大学孙小卫教授，于洪宇教授，王恺教授，以及北京大学林信南教授给予的指导和帮助。

ACS Applied Electronic Materials 创刊于2019年1月，仅在线出版，12期/年。旨在为读者及作者提供具有突破性和原创性的实验与理论研究，是将材料学、工程学、光学、物理学和化学知识融合于重要的电子材料应用的前沿期刊。

本刊涵盖所有电子材料相关领域，研究主题包括具有导体、半导体、超导、绝缘、介电、磁性、光电、压电、铁电和热电等等性能的无机、有机、离子和聚合物材料。