1. Mikro LED tehnoloģijai kā jaunās-paaudzes displeju tehnoloģiju progresīvajai nozarei tiek pievērsta plaša uzmanība un pētījumi. Salīdzinot ar tradicionālajiem šķidro kristālu displejiem un organiskajām gaismas diodēm (OLED), Micro LED piedāvā lielāku spilgtumu, lielāku kontrastu un plašāku krāsu gammu, kā arī mazāku enerģijas patēriņu un ilgāku kalpošanas laiku. Tas sniedz Micro LED milzīgu potenciālu tādās jomās kā televizori, viedtālruņi, maza izmēra viedās valkājamas ierīces,-automašīnu ekrāni un AR/VR. Parametru salīdzinājums starp Micro LED, LCD un OLED ir parādīts 1. attēlā.
Masas pārnešana ir galvenais solis Micro LED mikroshēmu pārnešanai no augšanas substrāta uz mērķa substrātu. Mikro LED mikroshēmu lielā blīvuma un mazā izmēra dēļ tradicionālās pārsūtīšanas metodes nespēj izpildīt augstas precizitātes prasības. Lai sasniegtu displeja masīvu, kas apvieno Micro LED ar ķēdes draiveriem, ir nepieciešama vairākkārtēja Micro LED mikroshēmu masas pārnešana (vismaz no safīra substrāta uz pagaidu substrātu uz jaunu substrātu), katru reizi pārsūtot lielu skaitu mikroshēmu, izvirzot augstas prasības pārsūtīšanas procesa stabilitātei un precizitātei. Lāzera masas pārnešana ir tehnoloģija Micro LED mikroshēmu pārnešanai no dabiskā safīra substrāta uz mērķa substrātu. Pirmkārt, skaidas tiek atdalītas no dabiskā safīra substrāta, izmantojot lāzera pīlingu; pēc tam mērķa substrātam tiek veikta ablācijas apstrāde, lai šķembas pārnestu uz substrāta ar lipīgu materiālu (piemēram, polidimetilsiloksānu). Visbeidzot, mikroshēmas tiek pārnestas no PDM substrāta uz TFT aizmugures plakni, izmantojot metāla savienojuma spēku uz TFT aizmugures.
02Lāzera pīlinga tehnoloģija
Pirmais lāzera lielapjoma pārneses solis ir lāzerpīlings (LLO). Lāzerpīlinga ražība tieši nosaka visa lāzera pārnešanas procesa galīgo ražu. Mikro gaismas diodes parasti izmanto substrātus, piemēram, Si un safīru, lai sagatavotu GaN epitaksiālos slāņus. Pastāv būtiskas problēmas, piemēram, liela režģa neatbilstība un atšķirības termiskās izplešanās koeficientos starp Si materiāliem un GaN; tāpēc safīra substrātus biežāk izmanto, gatavojot Micro LED mikroshēmas. Safīra joslas sprauga ir 9,9 eV, GaN ir 3,39 eV un AlN ir 6,2 eV. Lāzera pīlinga princips ietver īsa-viļņa garuma lāzeru izmantošanu ar fotonu enerģiju, kas ir lielāka par GaN enerģijas joslas spraugu, bet mazāka par safīra un AlN joslas spraugām, apstarojot no safīra puses. Lāzers iziet cauri safīram un AlN, pēc tam to absorbē virsma GaN. Šī procesa laikā virsmas GaN tiek pakļauts termiskai sadalīšanai, un, tā kā Ga kušanas temperatūra ir aptuveni 30 grādi, tiek ģenerēts N2 un šķidrais Ga, pēc tam N2 izplūstot, tādējādi panākot GaN epitaksiālā slāņa atdalīšanu no safīra substrāta ar mehānisku spēku. Sadalīšanās reakciju, kas notiek saskarnē, var attēlot kā:
Saskaņā ar fotonu enerģijas formulu optimālajam lāzera viļņa garumam, kas atbilst iepriekšminētajiem nosacījumiem, ir jāiekļaujas šādā diapazonā: 125 nm < 209 nm Mazāks vai vienāds ar λ Mazāks vai vienāds ar 365 nm. Pētījumi liecina, ka lāzera impulsa platums, lāzera viļņa garums un lāzera enerģijas blīvums ir galvenie faktori lāzera ablācijas procesa panākšanā.
Lai realizētu pilnu-krāsu mikro LED apgaismojumu, ir precīzi jāsakārto un jāintegrē Micro LED mikroshēmas sarkanā, zaļā un zilā krāsā uz viena un tā paša substrāta, lai izveidotu mazu, augstas{1}}izšķirtspējas krāsu displeja pikseļu. Laser Lift-Off (LLO) metode nav piemērota nevienmērīgu sarkano, zaļo un zilo mikro LED ierīču selektīvai integrācijai. Turklāt neliela skaita bojātu Micro LED mikroshēmu selektīva labošana ir ļoti svarīga, lai uzlabotu displeja produktu ražīgumu. Tāpēc ir parādījusies selektīvā lāzera pacelšanas{7}}izslēgšanas (SLLO) tehnoloģija. Šī tehnoloģija ir piemērojama neviendabīgai integrācijai un selektīvai remontam bez sarežģītas partijas apstrādes procedūras. Tas var arī selektīvi pārsūtīt noteiktas iepriekš{10}}noteiktas gaismas diodes un salabot bojātās gaismas diodes. SLLO darbojas, izmantojot lāzera apstarošanu, lai selektīvi atdalītu Micro LED mikroshēmas no saskarnes ar substrātu. Ultravioleto gaismu parasti izmanto kā gaismas avotu. Īsāka viļņa garuma gaisma spēcīgāk mijiedarbojas ar materiāliem, nodrošinot precīzāku lobīšanās procesu. Turklāt siltums, kas rodas lobīšanas procesā ar ultravioleto gaismu, ir salīdzinoši zems, samazinot termisko bojājumu risku.
Uniqarta ir ierosinājusi liela-mēroga paralēlās lāzera pīlinga metodi, kā parādīts 4. attēlā. Pievienojot X-Y lāzera skeneri viena impulsa lāzeram, viens lāzera stars tiek izkliedēts vairākos lāzera staros, ļaujot liela mēroga-nolobīt mikroshēmas. Šī shēma ievērojami palielina vienā operācijā nolobīto skaidu skaitu, sasniedzot 100 M/h nolobīšanas ātrumu ar pārneses precizitāti ±34 μm, un tai ir labas defektu noteikšanas iespējas, padarot to piemērotu dažādu izmēru un materiālu pārvietošanai šobrīd.
3Lāzera pārneses tehnoloģija
Otrais lāzera masveida pārsūtīšanas solis ir lāzera pārsūtīšana, kas ietver noņemto mikroshēmu pārvietošanu no pagaidu substrāta uz aizmuguri. Coherent piedāvātā lāzera-induced forward transfer (LIFT) tehnoloģija ir metode, kas var ievietot dažādus funkcionālus materiālus un struktūras lietotāja-definētos modeļos, ļaujot liela mēroga-izvietot maza izmēra struktūras vai ierīces. Šobrīd LIFT tehnoloģija ir veiksmīgi panākusi dažādu elektronisko komponentu pārnešanu, kuru izmēri svārstās no 0,1 līdz vairāk nekā 6 mm². 5. attēlā parādīts tipisks LIFT process. LIFT procesā lāzers iziet cauri caurspīdīgajam substrātam un tiek absorbēts dinamiskā atbrīvošanas slānī. Lāzera ablācijas vai iztvaikošanas efekta dēļ strauji palielinās dinamiskā atbrīvošanas slāņa radītais augsts spiediens, tādējādi pārnesot mikroshēmu no zīmoga uz uztverošo substrātu.
Pēc uzlabojumiem Uniqarta izstrādāja lāzera{0}}uz priekšu pārsūtīšanas tehnoloģiju, kuras pamatā ir tulznas (BB-LIFT). Kā parādīts 6. attēlā, atšķirība ir tāda, ka lāzera apstarošanas laikā tikai neliela daļa no DRL tiek ablēta un rada gāzi, lai nodrošinātu trieciena enerģiju. DRL var iekapsulēt triecienviļņu izplešanās blisterī, viegli virzot mikroshēmu uz uztverošo substrātu, kas var uzlabot pārsūtīšanas precizitāti un samazināt bojājumus.
Zīmoga ne-atkārtota izmantošana ir nozīmīgs faktors, kas ierobežo BB-LIFT izmantošanu. Lai uzlabotu izmaksu -efektivitāti, pētnieki izstrādāja atkārtoti lietojamu BB-LIFT tehnoloģiju, kuras pamatā ir atkārtoti lietojamu zīmogu dizains, kā parādīts 7. attēlā. Zīmogs sastāv no mikrodobumiem ar metāla slāni, dobuma sieniņām un elastīgu līmi veidni ar mikrostruktūrām, ko izmanto mikroshēmu iekapsulēšanai un mikrokapsulēšanai. Apstarojot ar 808 nm lāzeru, metāla slānis absorbē lāzeru un ģenerē siltumu, kā rezultātā gaiss dobumā strauji izplešas, izraisot zīmoga deformāciju un ievērojami samazinot tā saķeri. Šajā brīdī trieciens, ko rada burbuļošana, izraisa mikroshēmas atdalīšanu no zīmoga.
Veicot liela mēroga-pārnesi, novākšanas laikā ir nepieciešama spēcīga saķere, lai nodrošinātu uzticamu uztveršanu; izvietošanas laikā adhēzijai jābūt pēc iespējas minimālai, lai panāktu pārnesi, tāpēc tehnoloģijas pamatā ir saķeres spēka pārslēgšanas attiecības uzlabošana. Pētnieki līmējošā slānī ievietoja paplašināmas mikrosfēras un izmantoja lāzera sildīšanas sistēmu, lai radītu ārējos termiskos stimulus. Novākšanas procesā maza izmēra iegultās izplešamās mikrosfēras nodrošina līmējošā slāņa virsmas līdzenumu, savukārt ietekmi uz līmējošā slāņa stipro adhēziju var neievērot. Tomēr pārvietošanas procesa laikā lāzera sildīšanas sistēmas radītais ārējais termiskais stimuls 90 grādu leņķī ātri pāriet uz līmes slāni, izraisot iekšējo mikrosfēru strauju izplešanos, kā parādīts 8. attēlā. Tā rezultātā uz virsmas veidojas slāņaina mikro{7}}raupja struktūra, ievērojami samazinot virsmas adhēziju un panākot uzticamu atbrīvošanos.
Lai panāktu liela mēroga-pārnesi, pētnieki atklāja, ka pārnese ir atkarīga no adhēzijas izmaiņām starp TRT un funkcionālo ierīci un tiek kontrolēta ar temperatūras parametriem, kā parādīts 9. attēlā. Ja temperatūra ir zemāka par kritisko temperatūru Tr, TRT/funkcionālās ierīces enerģijas izdalīšanās ātrums ir lielāks par funkcionālās ierīces/avota substrāta kritisko enerģijas izdalīšanās ātrumu, izraisot plaisas pie TRT funkcijas, tādējādi ļaujot T-funkcijas ierīcei izplatīties. uz augšu. Pārneses procesa laikā ar lāzera karsēšanu temperatūra tiek paaugstināta virs kritiskās temperatūras Tr, un TRT/funkcionālās ierīces enerģijas izdalīšanās ātrums ir mazāks par funkcionālās ierīces/mērķa substrāta kritisko enerģijas izdalīšanās ātrumu, ļaujot funkcionālo ierīci veiksmīgi pārnest uz mērķa substrātu.
