1. A mikro LED-technológia, mint a következő generációs kijelzőtechnológia élvonalbeli területe-, széles körű figyelmet és kutatást kap. A hagyományos folyadékkristályos kijelzőkkel és szerves fénykibocsátó diódákkal (OLED) összevetve a Micro LED nagyobb fényerőt, nagyobb kontrasztot és szélesebb színskálát kínál, ugyanakkor alacsonyabb energiafogyasztással és hosszabb élettartammal rendelkezik. Ez óriási lehetőségeket kínál a Micro LED-ben olyan területeken, mint a televíziók, okostelefonok, kis{5}}méretű okos hordható eszközök,-az autók képernyői és az AR/VR. A Micro LED, LCD és OLED paraméterek összehasonlítása az 1. ábrán látható.
A tömegátvitel kulcsfontosságú lépés a Micro LED chipek átvitelében a növekedési hordozóról a célhordozóra. A Micro LED chipek nagy sűrűsége és kis mérete miatt a hagyományos átviteli módszerek nehezen tudnak megfelelni a nagy pontosságú követelményeknek. A Micro LED-eket áramköri meghajtókkal kombináló kijelzőtömb eléréséhez a Micro LED chipek többszörös tömegátvitelére van szükség (legalábbis zafír hordozóról ideiglenes hordozóra új hordozóra), és minden alkalommal nagyszámú chipet kell átvinni, ami magas követelményeket támaszt az átviteli folyamat stabilitásával és pontosságával szemben. A lézeres tömegátvitel a Micro LED chipek natív zafír hordozóról a célhordozóra történő átvitelére szolgáló technológia. Először a forgácsokat lézeres hámozással választják el a natív zafír szubsztrátumtól; ezután ablációs kezelést hajtanak végre a célszubsztrátumon, hogy a forgácsokat ragadós anyaggal (például polidimetil-sziloxánnal) tartalmazó szubsztrátumra vigyék át. Végül a chipek a PDM hordozóról a TFT hátlapra kerülnek a TFT hátlapon lévő fém kötőerő segítségével.
02Lézeres peeling technológia
A lézeres tömegtranszfer első lépése a lézeres peeling (LLO). A lézeres peeling hozama közvetlenül meghatározza a teljes lézeres átviteli folyamat végső hozamát. A mikro LED-ek általában olyan szubsztrátokat használnak, mint a Si és a zafír, hogy GaN epitaxiális rétegeket növesztjenek az előkészítéshez. Jelentős problémák merülnek fel, mint például a nagy rács eltérés és a hőtágulási együtthatók különbségei a Si anyagok és a GaN között; ezért a zafír hordozót gyakrabban használják a Micro LED chipek készítésekor. A zafír sávszélessége 9,9 eV, a GaN 3,39 eV és az AlN 6,2 eV. A lézeres hámlasztás elve rövid{8}}hullámhosszú lézerek használatát foglalja magában, amelyek fotonenergiája nagyobb, mint a GaN energia sávszélessége, de kisebb, mint a zafír és az AlN sávszélessége, és amelyek a zafír oldaláról sugároznak be. A lézer áthalad zafíron és AlN-on, majd elnyeli a felületi GaN. A folyamat során a felületi GaN hőbomláson megy keresztül, és mivel a Ga olvadáspontja körülbelül 30 fok, N2 és folyékony Ga keletkezik, majd az N2 távozik, ezáltal mechanikai erő hatására a GaN epitaxiális réteg elválik a zafír szubsztrátumtól. A határfelületen lezajló bomlási reakció a következőképpen ábrázolható:
A fotonenergia képlete szerint a fenti feltételeknek megfelelő optimális lézerhullámhossznak a következő tartományba kell esnie: 125 nm < 209 nm Kisebb vagy egyenlő, mint λ Kisebb vagy egyenlő, mint 365 nm. A kutatások azt mutatják, hogy a lézerimpulzus szélessége, a lézer hullámhossza és a lézerenergia sűrűsége kulcsfontosságú tényezők a lézeres ablációs folyamat elérésében.
A teljes-színes Micro LED világítás megvalósításához pontosan el kell helyezni és integrálni kell a piros, zöld és kék Micro LED chipeket ugyanazon a hordozón, hogy kicsi, nagy{1}}felbontású színes kijelző pixelt hozzon létre. A Laser Lift-Off (LLO) módszer nem alkalmas nem-egyenletes vörös, zöld és kék Micro LED-eszközök szelektív integrálására. Ezenkívül néhány sérült Micro LED chip szelektív javítása kulcsfontosságú a kijelzőtermékek hozamának növelése szempontjából. Ezért megjelent a Selective Laser Lift{7}}Off (SLLO) technológiája. Ez a technológia alkalmazható heterogén integrációra és szelektív javításra, anélkül, hogy bonyolult kötegelt feldolgozási eljárásra lenne szükség. Szelektíven továbbíthat bizonyos előre{10}}kijelölt LED-eket és megjavíthatja a sérült LED-eket. Az SLLO lézeres besugárzással szelektíven eltávolítja a Micro LED chipeket a hordozó felületéről. Fényforrásként általában ultraibolya fényt használnak. A rövidebb hullámhosszú fény erősebb kölcsönhatásba lép az anyagokkal, így pontosabb hámlasztási folyamatot tesz lehetővé. Ezenkívül az ultraibolya fénnyel végzett hámozási folyamat során keletkező hő viszonylag alacsony, ami csökkenti a hőkárosodás kockázatát.
A Uniqarta egy nagy-léptékű párhuzamos lézeres hámlasztási módszert javasolt, a 4. ábrán látható módon. Egy X-Y lézerszkenner hozzáadásával az egyetlen impulzusú lézerhez egyetlen lézersugarat több lézersugárra diffraktál, ami lehetővé teszi a forgácsok nagy-léptékű lefejtését. Ez a séma jelentősen megnöveli az egy művelettel lehántott forgácsok számát, 100 M/h lehántási sebességet ér el, ±34 μm átviteli pontossággal, és jó hibaészlelő képességgel rendelkezik, így jelenleg is alkalmas különböző méretű és anyagok átvitelére.
3 Lézeres átviteli technológia
A lézeres masszív átvitel második lépése a lézeres átvitel, amely magában foglalja a lecsupaszított chipek átvitelét az ideiglenes hordozóról a hátlapra. A Coherent által javasolt lézer-induced forward transfer (LIFT) technológia egy olyan módszer, amely különféle funkcionális anyagokat és szerkezeteket helyezhet el a felhasználó által meghatározott-mintákban, lehetővé téve a kis elemméretű szerkezetek vagy eszközök nagy-elhelyezését. Jelenleg a LIFT technológia sikeresen megvalósítja a különféle elektronikus alkatrészek átvitelét, amelyek mérete 0,1 és 6 mm² között van. Az 5. ábra egy tipikus LIFT folyamatot mutat be. A LIFT folyamat során a lézer áthalad az átlátszó hordozón, és elnyeli a dinamikus kioldórétegben. A lézer ablatív vagy párologtató hatása miatt a dinamikus elválasztó réteg által keltett nagy nyomás gyorsan megnövekszik, ezáltal a chip a bélyegről a fogadó hordozóra kerül.
A fejlesztések után az Uniqarta kifejlesztett egy lézer{0}}indukált előremenő átviteli technológiát, amely hólyagokon alapul (BB-LIFT). Amint a 6. ábrán látható, a különbség az, hogy a lézeres besugárzás során a DRL-nek csak egy kis része ablálódik, és gázt termel az ütközési energia biztosítására. A DRL képes beágyazni a lökéshullámot egy táguló buborékba, finoman tolva a chipet a fogadó hordozó felé, ami javíthatja az átviteli pontosságot és csökkentheti a sérülést.
A bélyegző -újrafelhasználhatósága jelentős tényező, amely korlátozza a BB-LIFT alkalmazását. A költséghatékonyság-javítása érdekében a kutatók kifejlesztettek egy újrafelhasználható BB-LIFT technológiát, amely az újrafelhasználható bélyegzők tervezésén alapul, amint az a 7. ábrán látható. A bélyeg fémréteggel ellátott mikroüregekből áll, az üregfalakkal és egy elasztikus ragasztószerszámmal, mikrostruktúrákkal, amelyek a forgácsok burkolásához és a mikroburkolatok ragasztásához szükségesek. Ha 808 nm-es lézerrel besugározzák, a fémréteg elnyeli a lézert és hőt termel, aminek következtében az üregben lévő levegő gyorsan kitágul, ami a bélyeg deformálódásához vezet, és jelentősen csökkenti a tapadást. Ezen a ponton a buborékolás okozta sokk hatására a chip leválik a bélyegről.
Nagy-léptékű átvitelnél erős tapadás szükséges a szedés során a megbízható rögzítés érdekében; Az elhelyezés során a tapadásnak a lehető legkisebbnek kell lennie az átvitel eléréséhez, így a technológia lényege a tapadási erő kapcsolási arányának javítása. A kutatók kitágítható mikrogömböket ágyaztak be a ragasztórétegbe, és lézeres fűtési rendszert alkalmaztak külső hőingerek generálására. A szedés során a kis-méretű beágyazott, expandálható mikrogömbök biztosítják a ragasztóréteg felületének simaságát, míg a ragasztóréteg erős tapadására gyakorolt hatás elhanyagolható. Az átviteli folyamat során azonban a lézeres fűtőrendszer által keltett 90 fokos külső hőinger gyorsan átkerül a ragasztórétegre, ami a belső mikrogömbök gyors kitágulását okozza, amint az a 8. ábrán látható. Ennek eredményeként rétegzett mikro{7}}durva szerkezet jön létre a felületen, ami jelentősen csökkenti a felületi tapadást és megbízható kioldódást biztosít.
A nagy-léptékű átvitel elérése érdekében a kutatók azt találták, hogy az átvitel a TRT és a funkcionális eszköz közötti adhézió változásától függ, és hőmérsékleti paraméterek szabályozzák, amint az a 9. ábrán látható. Amikor a hőmérséklet a Tr kritikus hőmérséklet alatt van, a TRT/funkcionális eszköz energiafelszabadulási sebessége nagyobb, mint a funkcionális eszköz/forráshordozó kritikus energiafelszabadulási sebessége, ami lehetővé teszi, hogy a T-felszedő eszköz a repedéseknél terjedjen/terjedjen. fel. Az átviteli folyamat során a hőmérsékletet lézeres melegítéssel a Tr kritikus hőmérséklet fölé emeljük, és a TRT/funkcionális eszköz energiafelszabadulási sebessége kisebb, mint a funkcionális eszköz/célhordozó kritikus energialeadási sebessége, ami lehetővé teszi a funkcionális eszköz sikeres átvitelét a célhordozóra.
