01
Introduzzjoni
It-teknoloġija tal-mikro LED, bħala qasam-aktar avvanzat tat-teknoloġija tal-wiri tal--ġenerazzjoni li jmiss, qed tirċievi attenzjoni u riċerka mifruxa. Meta mqabbla ma 'wirjiet tradizzjonali tal-kristalli likwidi u dajowds li jarmu d-dawl organiku (OLEDs), Mikro LEDs joffru luminożità ogħla, kuntrast ogħla, u firxa usa' tal-kuluri, filwaqt li wkoll jikkunsmaw inqas enerġija u għandhom ħajja itwal. Dan jagħti lill-Mikro LEDs potenzjal sinifikanti fit-televiżjonijiet, smartphones, tagħmir żgħir li jintlibes, fi-skrins tal-vetturi, u applikazzjonijiet AR/VR. Tqabbil ta 'parametri bejn Mikro LED, LCD, u OLED.
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 għal trasferiment ta '-preċiżjoni għolja. Il-kisba ta 'firxa ta' wiri li tgħaqqad Mikro LED ma 'ċirkwit drive teħtieġ trasferimenti tal-massa multipli ta' ċipep Mikro LED (mill-inqas minn sottostrat taż-żaffir → sottostrat temporanju → sottostrat ġdid), b'numru kbir ta 'ċipep trasferiti kull darba, li jitolbu stabbiltà għolja u preċiżjoni tal-proċess ta' trasferiment. It-trasferiment tal-massa bil-lejżer huwa teknika għat-trasferiment taċ-ċipep Mikro LED mis-sottostrat taż-żaffir nattiv għas-sottostrat fil-mira. L-ewwelnett, iċ-ċipep huma separati mis-sottostrat taż-żaffir nattiv permezz ta 'lift-off tal-lejżer; imbagħad, l-ablazzjoni titwettaq fuq is-sottostrat fil-mira biex tippermetti li ċ-ċipep jiġu trasferiti fuq sottostrat b'materjali li jwaħħlu (bħal polydimethylsiloxane). Fl-aħħarnett, bl-użu tal-forza tal-irbit tal-metall fuq il-backplane TFT, iċ-ċipep jiġu trasferiti mis-sottostrat PDM għall-backplane TFT.
02
Laser Lift-Itfi Teknoloġija
L-ewwel pass tat-trasferiment tal-massa bil-lejżer huwa lift-off (LLO). Ir-rendiment tal-lejżer lift-off 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-fabbrikazzjoni. Hemm nuqqas ta 'qbil tal-kannizzata sinifikanti u differenzi ta' koeffiċjent ta 'espansjoni termali bejn Si u GaN, għalhekk sottostrati taż-żaffir jintużaw aktar komunement fil-preparazzjoni ta' ċipep Mikro LED.
Il-bandgap taż-żaffir huwa 9.9eV, GaN huwa 3.39eV, u AlN huwa 6.2eV. Il-prinċipju tal-lejżer lift-off huwa li tuża laser -wavelength qasir b'enerġija foton akbar mill-bandgap GaN iżda inqas mill-bandgaps taż-żaffir u AlN, irradjat min-naħa taż-żaffir. Il-lejżer jgħaddi miż-żaffir u AlN u jiġi assorbit mis-saff tal-wiċċ GaN. Matul dan il-proċess, il-GaN tal-wiċċ jgħaddi minn dekompożizzjoni termali. Peress li l-punt tat-tidwib ta 'Ga huwa madwar 30 grad, N2 u Ga likwidu huma ġġenerati, u N2 jaħrab, u b'hekk jissepara mekkanikament is-saff epitassjali GaN mis-sottostrat taż-żaffir. 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 jkun 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 tinkiseb emissjoni sħiħa tal--kulur bil-Mikro LEDs, huwa meħtieġ li tirranġa u tintegra b'mod preċiż ċipep Mikro LED ħomor, ħodor u blu fuq l-istess sottostrat biex jinħolqu pixels tal-wiri tal-kulur -ċkejkna b'riżoluzzjoni għolja. Madankollu, LLO mhuwiex adattat għall-integrazzjoni selettiva ta' apparati Mikro 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 Laser Selective Lift-Off (SLLO). Din it-teknoloġija hija adattata għal integrazzjoni eteroġenja u tiswija selettiva, mingħajr ma teħtieġ proċessi ta 'lott kumplessi. Jista 'wkoll jittrasferixxi b'mod selettiv xi LEDs-speċifikati minn qabel u jsewwi LEDs bil-ħsara.
SLLO jinkiseb billi tuża laser biex tissepara b'mod selettiv l-interface bejn iċ-ċipep Mikro LED u s-sottostrat. Id-dawl ultravjola huwa komunement użat bħala s-sors tad-dawl. Dawl ta'-wavelength qasir jinteraġixxi b'mod aktar qawwi mal-materjal, u jippermetti proċess ta' lift-off aktar preċiż. Barra minn hekk, is-sħana ġġenerata mid-dawl ultravjola matul il-proċess tal-lift-off hija relattivament baxxa, u tnaqqas ir-riskju ta 'ħsara termali.
Uniqarta pproponiet metodu ta' tqaxxir bil-lejżer parallel fuq skala kbira-, kif muri fil-Figura 4. Billi żżid skaner tal-lejżer X-Y fuq il-bażi ta' laser tal-impuls-wieħed, raġġ tal-lejżer wieħed jiġi diffratt f'raġġi multipli, li jippermetti tqaxxir ta 'ċippa fuq skala kbira-. Din l-iskema żżid b'mod sinifikanti n-numru ta 'ċipep imqaxxra f'ġirja waħda, u tikseb rata ta' tqaxxir ta '100 M / h, preċiżjoni ta' trasferiment ta '± 34 μm, u kapaċità tajba ta' skoperta ta 'difetti, adattata għat-trasferiment ta' diversi daqsijiet u materjali kurrenti.
03
Teknoloġija tat-Trasferiment tal-Laser
It-tieni pass tat-trasferiment massiv tal-lejżer huwa t-trasferiment tal-lejżer, li jittrasferixxi ċ-ċippa delaminata mis-sottostrat temporanju għall-backplane. It-teknoloġija ta' trasferiment bil-quddiem indott bil-laser-LIFT (LIFT) proposta minn Coherent hija teknika li tista' tpoġġi diversi materjali u strutturi funzjonali f'mudelli definiti mill-utent-, li tippermetti t-tqegħid fuq skala kbira- ta' strutturi jew apparati b'daqsijiet żgħar ta' karatteristiċi. Bħalissa, it-teknoloġija LIFT kisbet b'suċċess it-trasferiment ta 'diversi komponenti elettroniċi, b'daqsijiet li jvarjaw minn 0.1 għal aktar minn 6mm2. Figura 5 turi proċess tipiku LIFT. Fil-proċess LIFT, il-lejżer jgħaddi mis-sottostrat trasparenti u jiġi assorbit mis-saff ta 'rilaxx dinamiku. Permezz ta 'ablation jew vaporizzazzjoni bil-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 t-titjib, Uniqarta żviluppa teknoloġija ta' trasferiment bil-quddiem indotta b'lejżer-folja{-(BB-LIFT). Kif muri fil-Figura 6, id-differenza tinsab f'dak li matul l-irradjazzjoni bil-lejżer, porzjon żgħir biss tad-DRL jitneħħa biex jiġġenera gass biex jipprovdi enerġija ta 'impatt. Il-DRL jista 'jikkapsula l-mewġa ta' xokk ġewwa billi toħloq folja estiża, timbotta ċ-ċippa b'mod aktar bil-mod 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 importanti li jillimita l-applikazzjoni ta' BB-LIFT. Biex itejbu l-kost-effettività, ir-riċerkaturi żviluppaw teknika BB-LIFT li tista 'terġa' tintuża bbażata fuq id-disinn ta 'forom li jistgħu jerġgħu jintużaw, kif muri fil-Figura 7. It-timbru jikkonsisti f'mikrokavità b'saff tal-metall, b'ħitan tal-kavità u moffa adeżiva elastika mikrostrutturata użata biex tinkapsula l-mikrokavità u tgħaqqad iċ-ċippa. Taħt illuminazzjoni 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, jiddeforma t-timbru u jnaqqas ħafna l-adeżjoni tiegħu. F'dan il-punt, l-impatt iġġenerat mill-formazzjoni tal-bużżieqa jiffaċilita l-isparar taċ-ċippa mit-timbru.
Fi trasferiment ta'-skala kbira, hija meħtieġa adeżjoni qawwija waqt il-ġbir-biex jiġi żgurat akkwist affidabbli, filwaqt li l-adeżjoni trid tkun baxxa kemm jista' jkun waqt it-tqegħid biex jinkiseb it-trasferiment. Għalhekk, it-teknoloġija ewlenija tinsab fit-titjib tal-proporzjon tal-bidla tal-adeżjoni. Ir-riċerkaturi inkorporaw mikrosferi espansibbli fis-saff adeżiv u użaw sistema ta 'tisħin bil-lejżer biex jiġġeneraw stimulazzjoni termali esterna. Matul il-proċess ta 'pick-up, il-mikrosferi espansibbli inkorporati ta' daqs żgħir{-iżguraw il-flatness tal-wiċċ tas-saff adeżiv, filwaqt li l-effett fuq l-adeżjoni qawwija tas-saff adeżiv jista 'jiġi traskurat. Matul il-proċess ta 'trasferiment, l-istimulazzjoni termali esterna ta' 90 grad ġġenerata mis-sistema tat-tisħin bil-lejżer hija trasferita malajr għas-saff adeżiv, u tikkawża li l-mikrosferi interni jespandu malajr, kif muri fil-Figura 8. Dan jirriżulta fi struttura mikro-lift 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-varjazzjoni 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 taqbeż ir-rata ta' rilaxx tal-enerġija kritika tal-apparat funzjonali/sors ta 'l-interfaċċja tas-sottostrat TRT/, biex jippropaga l-interfaċċja tas-sottostrat, xquq. b'hekk jaqbad l-apparat funzjonali. Matul il-proċess ta 'trasferiment, it-tisħin bil-lejżer jgħolli t-temperatura 'l fuq mit-temperatura kritika Tr, u jagħmel ir-rata ta' rilaxx tal-enerġija tat-TRT/apparat funzjonali aktar baxx mir-rata ta 'rilaxx tal-enerġija kritika tal-apparat funzjonali/sottostrat fil-mira, u b'hekk tittrasferixxi b'suċċess l-apparat funzjonali fuq is-sottostrat fil-mira.
