III-nitride semiconductors and their heterojunctions exhibit intrinsic polarization due to the asymmetry of their wurtzite structure, which determines all the fundamental properties of III-nitride optoelectronics. The intrinsic polarization-induced quantum-confined Stark effect leads to an emission wavelength shift with increasing injection current for III-nitride visible LEDs, forming an insurmountable barrier for the fabrication of a full color display. For instance, a yellow LED designed to produce yellow light emits green or blue light at an elevated current, while a green (blue) LED gives off blue (violet) light with increasing current. This color instability becomes a serious issue for a microdisplay such as the displays for augmented reality (AR)/virtual reality (VR) typically utilized at proximity to the eye, where human eyes are sensitive to a tiny change in light color. It is well-known that an optical mode wavelength for a microcavity is insensitive to injection current. In this work, we have demonstrated an approach to epitaxially integrating microLEDs (green microLEDs as an example, one of the key components for a full color microdisplay) and a microcavity. This allows the emission from the microLEDs to be coupled with the microcavity, leading to a negligible emission wavelength shift with increasing injection current. In contrast, identical microLEDs but without a microcavity show a large emission wavelength shift from 560 nm down to 510 nm, measured under identical conditions. This approach provides a simple solution to resolving the 30-year issue in the field of III-nitride optoelectronics.

中文翻译：

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减轻 III 族氮化物 μLED 阵列发射波长不稳定性的简单方法

III-氮化物半导体及其异质结由于纤锌矿结构的不对称性而表现出本征极化，这决定了 III-氮化物光电子学的所有基本特性。对于 III 族氮化物可见光 LED，本征极化诱导的量子限制斯塔克效应导致发射波长随注入电流的增加而发生偏移，从而为全彩显示器的制造形成了不可逾越的障碍。例如，设计用于产生黄光的黄色 LED 在电流升高时会发出绿光或蓝光，而绿（蓝）LED 会在电流增加时发出蓝（紫）光。这种颜色不稳定性对于微型显示器来说是一个严重的问题，例如通常在眼睛附近使用的增强现实 (AR)/虚拟现实 (VR) 显示器，人眼对光色的微小变化很敏感。众所周知，微腔的光模波长对注入电流不敏感。在这项工作中，我们展示了一种外延集成 microLED（例如绿色 microLED，全彩微显示器的关键组件之一）和微腔的方法。这允许来自 microLED 的发射与微腔耦合，导致随着注入电流的增加发射波长偏移可忽略不计。相比之下，在相同条件下测量，相同但没有微腔的 microLED 显示出从 560 nm 到 510 nm 的大发射波长偏移。这种方法为解决 III 族氮化物光电领域 30 年的问题提供了一个简单的解决方案。众所周知，微腔的光模波长对注入电流不敏感。在这项工作中，我们展示了一种外延集成 microLED（例如绿色 microLED，全彩微显示器的关键组件之一）和微腔的方法。这允许来自 microLED 的发射与微腔耦合，导致随着注入电流的增加发射波长偏移可忽略不计。相比之下，在相同条件下测量，相同但没有微腔的 microLED 显示出从 560 nm 到 510 nm 的大发射波长偏移。这种方法为解决 III 族氮化物光电领域 30 年的问题提供了一个简单的解决方案。众所周知，微腔的光模波长对注入电流不敏感。在这项工作中，我们展示了一种外延集成 microLED（例如绿色 microLED，全彩微显示器的关键组件之一）和微腔的方法。这允许来自 microLED 的发射与微腔耦合，导致随着注入电流的增加发射波长偏移可忽略不计。相比之下，在相同条件下测量，相同但没有微腔的 microLED 显示出从 560 nm 到 510 nm 的大发射波长偏移。这种方法为解决 III 族氮化物光电领域 30 年的问题提供了一个简单的解决方案。我们展示了一种外延集成 microLED（以绿色 microLED 为例，全彩微显示器的关键组件之一）和微腔的方法。这允许来自 microLED 的发射与微腔耦合，导致随着注入电流的增加发射波长偏移可忽略不计。相比之下，在相同条件下测量，相同但没有微腔的 microLED 显示出从 560 nm 到 510 nm 的大发射波长偏移。这种方法为解决 III 族氮化物光电领域 30 年的问题提供了一个简单的解决方案。我们展示了一种外延集成 microLED（以绿色 microLED 为例，全彩微显示器的关键组件之一）和微腔的方法。这允许来自 microLED 的发射与微腔耦合，导致随着注入电流的增加发射波长偏移可忽略不计。相比之下，在相同条件下测量，相同但没有微腔的 microLED 显示出从 560 nm 到 510 nm 的大发射波长偏移。这种方法为解决 III 族氮化物光电领域 30 年的问题提供了一个简单的解决方案。随着注入电流的增加，导致可忽略不计的发射波长偏移。相比之下，在相同条件下测量，相同但没有微腔的 microLED 显示出从 560 nm 到 510 nm 的大发射波长偏移。这种方法为解决 III 族氮化物光电领域 30 年的问题提供了一个简单的解决方案。随着注入电流的增加，导致可忽略不计的发射波长偏移。相比之下，在相同条件下测量，相同但没有微腔的 microLED 显示出从 560 nm 到 510 nm 的大发射波长偏移。这种方法为解决 III 族氮化物光电领域 30 年的问题提供了一个简单的解决方案。