随着Micro-LED芯片尺寸不断缩小，侧壁缺陷引发的效率损耗问题日益突出——芯片越小，周长面积比越大，表面缺陷对性能的影响越显著。针对这一行业共性难题，研究团队提出了一整套侧壁修复方案：通过中性氮氢自由基处理缓解表面费米能级钉扎效应，减少缺陷态，随后在真空环境下直接接入原子层沉积钝化工艺，避免芯片接触空气造成二次污染。
图1. (a) Micro-LED芯片阵列制备工艺流程；(b) 不同尺寸Micro-LED芯片扫描电镜图像。器件台面以SiO作为掩膜，采用ICP刻蚀成型；缓冲氧化物刻蚀液去除掩膜层
研究数据显示，该工艺对最小尺寸芯片的效果最为突出。5微米Micro-LED的峰值外量子效率从13.76%跃升至18.52%，提升幅度达34.6%。20微米和10微米芯片也分别从26.92%提升至29.71%、从24.63%提升至28.13%。
图2. 中性氮氢自由基处理前(a–c)、处理后 (d–f) Micro-LED激光扫描共聚焦显微镜发光成像；台面尺寸分别为20微米 (a、d)、10微米 (b、e)、5微米 (c、f)
在电学性能方面，处理后的芯片反向漏电流最高降低了五个数量级。以5微米芯片为例，漏电流从1.30A/cm²降至9.64×10A/cm²，同时消除了低正向偏压段的电流-电压曲线异常凸起。研究人员认为，这归因于氮氢自由基处理有效抑制了刻蚀工艺引入的漏电通道。
二次离子质谱检测证实，经氮氢处理后，芯片侧壁的氟、氯、碳等杂质含量显著下降。碳元素的减少源于去除了晶圆表面吸附的有机残留，而氯和氟则分别来自等离子刻蚀和氢氟酸剥离掩膜工艺的遗留。具体机制上，氢原子与卤素反应脱除杂质，氮原子则与配位不足的表面镓位点结合，从而抑制氮空位和富镓缺陷，恢复氮化镓表面的化学计量比与能带结构。
激光扫描共聚焦显微镜的发光成像也显示，处理后芯片的发光强度明显增强，尤其对传统工艺中难以消除的“死区”缺陷区域改善效果显著。
该工艺的核心价值在于：通过侧壁载流子损耗、非辐射复合与漏电通道的同步抑制，为小尺寸Micro-LED的性能提升提供了一条可量产的解决方案。对于比表面积更大的微型显示芯片而言，这一技术路径的意义尤为关键。
