1.It-teknoloġija mikro LED, bħala qasam tal-fruntiera fit-teknoloġija tal-wiri tal-ġenerazzjoni li jmiss-, qed tirċievi attenzjoni u riċerka mifruxa. Meta mqabbel ma 'displejs tradizzjonali tal-kristalli likwidi u diodes li jarmu d-dawl organiku-(OLED), Micro LED joffri luminożità ogħla, kuntrast ogħla, u firxa usa' ta 'kuluri, filwaqt li għandu wkoll konsum aktar baxx ta' enerġija u ħajja itwal. Dan jagħti lill-Micro LED potenzjal enormi f'oqsma bħal televiżjonijiet, smartphones, oġġetti li jintlibsu intelliġenti ta' daqs żgħir-, fi-skrins tal-karozzi, u AR/VR. It-tqabbil tal-parametri bejn Mikro LED, LCD, u OLED jidher fil-Figura 1.
It-trasferiment tal-massa huwa pass ewlieni fit-trasferiment taċ-ċipep Mikro LED mis-sottostrat tat-tkabbir għas-sottostrat fil-mira. Minħabba d-densità għolja u d-daqs żgħir ta 'ċipep Mikro LED, metodi ta' trasferiment tradizzjonali jitħabtu biex jissodisfaw ir-rekwiżiti ta 'preċiżjoni għolja. Il-kisba ta 'firxa ta' wiri li tgħaqqad Mikro LEDs ma 'sewwieqa taċ-ċirkwit teħtieġ trasferimenti tal-massa multipli taċ-ċipep Mikro LED (mill-inqas minn sottostrat taż-żaffir għal substrat temporanju għal sottostrat ġdid), b'numru kbir ta' laqx trasferiti kull darba, li jqiegħdu talbiet għoljin fuq l-istabbiltà u l-preċiżjoni tal-proċess ta 'trasferiment. It-trasferiment tal-massa bil-lejżer huwa teknoloġija għat-trasferiment taċ-ċipep Mikro LED mis-sottostrat taż-żaffir nattiv għas-sottostrat fil-mira. L-ewwel, iċ-ċipep huma separati mis-sottostrat taż-żaffir nattiv permezz tat-tqaxxir bil-lejżer; imbagħad, jitwettaq trattament ta 'ablazzjoni fuq is-sottostrat fil-mira biex jittrasferixxi ċ-ċipep fuq sottostrat b'materjal li jwaħħal (bħal polydimethylsiloxane). Fl-aħħarnett, iċ-ċipep jiġu trasferiti mis-sottostrat tal-PDM għall-backplane TFT bl-użu tal-forza tal-irbit tal-metall fuq il-backplane TFT.
02 Teknoloġija tat-tqaxxir bil-lejżer
L-ewwel pass tat-trasferiment bil-massa bil-lejżer huwa tqaxxir bil-lejżer (LLO). Ir-rendiment tat-tqaxxir tal-lejżer jiddetermina direttament ir-rendiment finali tal-proċess kollu tat-trasferiment tal-lejżer. Mikro LEDs tipikament jużaw substrati bħal Si u żaffir biex jikbru saffi epitassjali GaN għall-preparazzjoni. Hemm kwistjonijiet sinifikanti bħal nuqqas ta 'qbil kbir ta' kannizzata u differenzi fil-koeffiċjenti ta 'espansjoni termali bejn materjali Si u GaN; għalhekk, sottostrati taż-żaffir jintużaw aktar komunement meta jkunu qed jippreparaw ċipep Mikro LED. Il-bandgap taż-żaffir huwa 9.9 eV, GaN huwa 3.39 eV, u AlN huwa 6.2 eV. Il-prinċipju tat-tqaxxir bil-lejżer jinvolvi l-użu ta' lejżers b'tul ta' mewġ qasir-b'enerġija foton akbar mill-bandgap tal-enerġija GaN iżda inqas mill-bandgaps taż-żaffir u AlN, irradjati min-naħa taż-żaffir. Il-lejżer jgħaddi minn żaffir u AlN, imbagħad jiġi assorbit mill-wiċċ GaN. Matul dan il-proċess, il-wiċċ GaN jgħaddi minn dekompożizzjoni termali, u peress li l-punt tat-tidwib ta 'Ga huwa ta' madwar 30 grad, N2 u Ga likwidu huma ġġenerati, b'N2 sussegwentement jaħrab, u b'hekk tinkiseb is-separazzjoni tas-saff epitassjali GaN mis-sottostrat taż-żaffir permezz ta 'forza mekkanika. Ir-reazzjoni ta' dekompożizzjoni li sseħħ fl-interface tista' tiġi rappreżentata bħala:
Skont il-formula għall-enerġija tal-fotoni, l-aħjar wavelength tal-laser li jissodisfa l-kundizzjonijiet ta 'hawn fuq għandu jaqa' fil-medda li ġejja: 125 nm < 209 nm Inqas minn jew ugwali għal λ Inqas minn jew ugwali għal 365 nm. Ir-riċerka turi li l-wisa 'tal-polz tal-lejżer, il-wavelength tal-lejżer u d-densità tal-enerġija tal-lejżer huma fatturi ewlenin fil-kisba tal-proċess tal-ablazzjoni bil-lejżer.
Biex tirrealizza dawl -Mikro LED bil-kulur sħiħ, huwa meħtieġ li tirranġa u tintegra b'mod preċiż iċ-ċipep Mikro LED bl-aħmar, aħdar u blu fuq l-istess sottostrat biex jinħoloq pixel tal-wiri tal-kulur żgħir b'-riżoluzzjoni. Il-metodu Laser Lift-Off (LLO) mhuwiex adattat għall-integrazzjoni selettiva ta' apparati Micro LED aħmar, aħdar u blu mhux-uniformi. Barra minn hekk, it-tiswija selettiva ta 'numru żgħir ta' ċipep Mikro LED bil-ħsara hija kruċjali għat-titjib tar-rendiment tal-prodotti tal-wiri. Għalhekk, ħarġet it-teknoloġija ta' Selective Laser Lift-Off (SLLO). Din it-teknoloġija hija applikabbli għal integrazzjoni eteroġenja u tiswija selettiva, mingħajr il-ħtieġa ta 'proċedura kumplessa ta' pproċessar ta 'lott. Jista 'wkoll jittrasferixxi b'mod selettiv LEDs pre-deżinjati speċifiċi u jsewwi LEDs bil-ħsara. SLLO jaħdem billi juża l-irradjazzjoni bil-lejżer biex iqaxxar selettivament iċ-ċipep Mikro LED mill-interface mas-sottostrat. Dawl ultravjola huwa tipikament użat bħala s-sors tad-dawl. Id-dawl ta 'wavelength iqsar jinteraġixxi b'mod aktar qawwi mal-materjali, u jippermetti proċess ta' tqaxxir aktar preċiż. Barra minn hekk, is-sħana ġġenerata matul il-proċess tat-tqaxxir b'dawl ultravjola hija relattivament baxxa, u tnaqqas ir-riskju ta 'ħsara termali.
Uniqarta pproponiet metodu ta 'tqaxxir tal-lejżer parallel fuq skala kbira-, kif muri fil-Figura 4. Billi żżid skaner tal-lejżer X-Y mal-laser tal-impuls wieħed, raġġ tal-laser wieħed jiġi diffratted f'raġġi tal-lejżer multipli, li jippermetti tqaxxir ta' ċipep fuq skala kbira-. Din l-iskema żżid b'mod sinifikanti n-numru ta 'ċipep imqaxxra f'operazzjoni waħda, u tikseb rata ta' tqaxxir ta '100 M / h, bi preċiżjoni ta' trasferiment ta '± 34 μm, u tippossjedi kapaċitajiet tajba ta' skoperta ta 'difetti, li tagħmilha adattata għat-trasferiment ta' diversi daqsijiet u materjali bħalissa.
Teknoloġija tat-Trasferiment 3Laser
It-tieni pass tat-trasferiment massiv tal-lejżer huwa t-trasferiment tal-lejżer, li jinvolvi t-trasferiment taċ-ċipep imqaxxar mis-sottostrat temporanju għall-backplane. It-teknoloġija ta' trasferiment bil-quddiem indott bil-laser-LIFT (LIFT) proposta minn Coherent hija metodu li jista' jqiegħed diversi materjali u strutturi funzjonali f'mudelli definiti mill-utent-, li jippermetti t-tqegħid fuq-skala kbira ta' strutturi jew apparati ta' daqs żgħir ta' karatteristiċi. Bħalissa, it-teknoloġija LIFT kisbet b'suċċess it-trasferiment ta 'diversi komponenti elettroniċi, b'daqsijiet li jvarjaw minn 0.1 sa aktar minn 6 mm². Figura 5 turi proċess tipiku LIFT. Fil-proċess LIFT, il-lejżer jgħaddi mis-sottostrat trasparenti u jiġi assorbit mis-saff ta 'rilaxx dinamiku. Minħabba l-effett ablattiv jew ta 'vaporizzazzjoni tal-lejżer, il-pressjoni għolja ġġenerata mis-saff ta' rilaxx dinamiku tiżdied malajr, u b'hekk tittrasferixxi ċ-ċippa mit-timbru għas-sottostrat li jirċievi.
Wara titjib, Uniqarta żviluppat teknoloġija ta' trasferiment bil-quddiem ikkawżat bil-laser-ibbażat fuq infafet (BB-LIFT). Kif muri fil-Figura 6, id-differenza hija li waqt l-irradjazzjoni bil-lejżer, porzjon żgħir biss tad-DRL jitneħħa u jipproduċi gass biex jipprovdi enerġija ta 'impatt. Id-DRL jista 'jikkapsula x-xokk f'folja li qed tespandi, billi timbotta bil-mod iċ-ċippa lejn is-sottostrat li jirċievi, li tista' ttejjeb l-eżattezza tat-trasferiment u tnaqqas il-ħsara.
In-nuqqas ta'-użu mill-ġdid tat-timbru huwa fattur sinifikanti li jillimita l-applikazzjoni ta' BB-LIFT. Biex itejbu l-kost-effettività, ir-riċerkaturi żviluppaw teknoloġija BB-LIFT li tista' terġa' tintuża bbażata fuq id-disinn ta' bolli li jistgħu jerġgħu jintużaw, kif muri fil-Figura 7. It-timbru jikkonsisti f'mikrokavitajiet b'saff tal-metall, bil-ħitan tal-kavità u moffa adeżiva elastika b'mikrostrutturi użati għall-inkapsulament tal-mikrokavitajiet u t-twaħħil taċ-ċippa. Meta irradjat minn laser 808 nm, is-saff tal-metall jassorbi l-lejżer u jiġġenera s-sħana, u jikkawża li l-arja ġewwa l-kavità tespandi malajr, li twassal għal deformazzjoni tat-timbru u tnaqqas b'mod sinifikanti l-adeżjoni tagħha. F'dan il-punt, ix-xokk iġġenerat mit-tbaqbieq jikkawża li ċ-ċippa tinqala' mit-timbru.
Fi trasferiment ta'-skala kbira, hija meħtieġa adeżjoni qawwija waqt il-picking biex tiżgura qbid affidabbli; waqt it-tqegħid, l-adeżjoni jeħtieġ li tkun minima kemm jista 'jkun biex jinkiseb it-trasferiment, u għalhekk il-qalba tat-teknoloġija tinsab fit-titjib tal-proporzjon tal-bidla tal-forza tal-adeżjoni. Ir-riċerkaturi inkorporaw mikrosferi espansibbli fis-saff adeżiv u użaw sistema ta 'tisħin bil-lejżer biex jiġġeneraw stimuli termali esterni. Matul il-proċess tal-ġbir, il-mikrosferi espansibbli inkorporati ta 'daqs żgħir - jiżguraw il-flatness tal-wiċċ tas-saff adeżiv, filwaqt li l-effett fuq l-adeżjoni qawwija tas-saff adeżiv jista' jiġi traskurat. Madankollu, matul il-proċess ta 'trasferiment, l-istimolu termali estern ta' 90 grad iġġenerat mis-sistema tat-tisħin bil-lejżer jittrasferixxi malajr għas-saff li jwaħħal, u jikkawża li l-mikrosferi interni jespandu malajr, kif muri fil-Figura 8. Dan jirriżulta fi struttura mikro-roughed f'saffi fuq il-wiċċ, tnaqqas b'mod sinifikanti l-adeżjoni tal-wiċċ u tikseb rilaxx affidabbli.
Biex jinkiseb trasferiment fuq skala kbira -, ir-riċerkaturi sabu li t-trasferiment jiddependi fuq il-bidla fl-adeżjoni bejn it-TRT u l-apparat funzjonali, u huwa kkontrollat minn parametri tat-temperatura, kif muri fil-Figura 9. Meta t-temperatura tkun taħt it-temperatura kritika Tr, ir-rata ta 'rilaxx tal-enerġija tat-TRT/apparat funzjonali hija akbar mir-rata ta' rilaxx tal-enerġija kritika tal-apparat funzjonali/sors ta 'l-apparat funzjonali/t-tip ta' xquq li jxerred fis-sottostrat Tr interface, u b'hekk tippermetti li l-apparat funzjonali jinġabar. Matul il-proċess ta 'trasferiment, it-temperatura titla' 'l fuq mit-temperatura kritika Tr bit-tisħin bil-lejżer, u r-rata ta' rilaxx tal-enerġija tat-TRT/apparat funzjonali hija inqas mir-rata ta 'rilaxx tal-enerġija kritika tal-apparat funzjonali/sottostrat fil-mira, li tippermetti li l-apparat funzjonali jiġi trasferit b'suċċess għas-sottostrat fil-mira.
