01
Kirish
Keyingi avlod displey texnologiyasining-eng yangi-sohasi sifatida Micro LED texnologiyasiga keng e'tibor va izlanishlar olib borilmoqda. Anʼanaviy suyuq kristall displeylar va organik yorugʻlik chiqaradigan diodlar (OLED)-bilan solishtirganda, Micro LEDlar yuqori yorqinlik, yuqori kontrast va kengroq rang gamutini taklif qiladi, shu bilan birga kamroq quvvat sarflaydi va uzoq umr koʻradi. Bu Micro LEDlarga televizorlar, smartfonlar, kichik taqiladigan qurilmalar,-avtomobil ekranlari va AR/VR ilovalarida katta imkoniyatlar beradi. Micro LED, LCD va OLED o'rtasidagi parametrlarni taqqoslash.
Ommaviy uzatish Micro LED chiplarini o'sish substratidan maqsadli substratga o'tkazishning asosiy bosqichidir. Micro LED chiplarining yuqori zichligi va kichik o'lchamlari tufayli an'anaviy uzatish usullari yuqori-aniqlikdagi uzatish talablariga javob berishda qiynaladi. Micro LEDni elektron drayv bilan birlashtirgan displey qatoriga erishish uchun Micro LED chiplarini bir nechta ommaviy uzatish (hech bo'lmaganda safir substratdan → vaqtinchalik substrat → yangi substrat) talab qilinadi, har safar ko'p miqdordagi chiplar uzatiladi, bu esa uzatish jarayonining yuqori barqarorligi va aniqligini talab qiladi. Lazerli massa uzatish - bu Micro LED chiplarini mahalliy sapfir substratidan maqsadli substratga o'tkazish usuli. Birinchidan, chiplar lazerli lift-o'chirish orqali mahalliy sapfir substratidan ajratiladi; keyin, chiplarni yopishtiruvchi materiallar (masalan, polidimetilsiloksan) bilan substratga o'tkazish uchun maqsadli substratda ablasyon amalga oshiriladi. Nihoyat, TFT orqa panelidagi metallni bog'lash kuchidan foydalanib, chiplar PDM substratidan TFT orqa paneliga o'tkaziladi.
02
Laser Lift{0}Off texnologiyasi
Lazer massasini uzatishning birinchi bosqichi lazerli lift{0}}off (LLO) hisoblanadi. Lazer ko'tarilishining rentabelligi-to'g'ridan-to'g'ri butun lazer o'tkazish jarayonining yakuniy rentabelligini aniqlaydi. Mikro LEDlar odatda ishlab chiqarish uchun GaN epitaksial qatlamlarini etishtirish uchun Si va safir kabi substratlardan foydalanadi. Si va GaN o'rtasida sezilarli panjara mos kelmasligi va termal kengayish koeffitsienti farqlari mavjud, shuning uchun sapfir substratlari Micro LED chiplarini tayyorlashda ko'proq qo'llaniladi.
Safirning tarmoqli oralig'i 9,9eV, GaN 3,39eV va AlN 6,2eV. Lazerni ko'tarish-o'chirish printsipi - foton energiyasi GaN diapazonidan kattaroq, lekin sapfir tomondan nurlanadigan sapfir va AlN diapazonlaridan kamroq bo'lgan qisqa-to'lqin uzunlikdagi lazerdan foydalanish. Lazer safir va AlN dan o'tadi va GaN sirt qatlami tomonidan so'riladi. Bu jarayon davomida GaN yuzasi termal parchalanishga uchraydi. Ga erish nuqtasi taxminan 30 daraja bo'lganligi sababli, N2 va suyuqlik Ga hosil bo'ladi va N2 chiqib ketadi va shu bilan GaN epitaksial qatlamini sapfir substratidan mexanik ravishda ajratadi. Interfeysda sodir bo'ladigan parchalanish reaktsiyasi quyidagicha ifodalanishi mumkin:
Foton energiyasi formulasiga ko'ra, yuqoridagi shartlarga javob beradigan optimal lazer to'lqin uzunligi quyidagi diapazonda bo'lishi kerak: 125 nm < 209 nm l dan kam yoki unga teng 365 nm dan kam yoki teng. Tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, lazer pulsining kengligi, lazer to'lqin uzunligi va lazer energiya zichligi lazer ablasyon jarayoniga erishishda asosiy omillardir.
Micro LEDlar bilan toʻliq rang chiqarishga- erishish uchun qizil, yashil va koʻk Micro LED chiplarini bir xil substratda aniq tartibga solish va birlashtirish va mayda, yuqori aniqlikdagi rangli displey piksellarini yaratish zarur. Biroq, LLO bir xil bo'lmagan -qizil, yashil va ko'k Micro LED qurilmalarini tanlab integratsiyalash uchun mos emas. Bundan tashqari, oz sonli shikastlangan Micro LED chiplarini tanlab ta'mirlash displey mahsulotlarining hosildorligini oshirish uchun juda muhimdir. Shu sababli, Laser Selective Lift-Off (SLLO) texnologiyasi paydo bo'ldi. Ushbu texnologiya murakkab partiya jarayonlarini talab qilmasdan, heterojen integratsiya va tanlab ta'mirlash uchun javob beradi. Shuningdek, u oldindan belgilangan LEDlarni tanlab-o‘tkazishi va shikastlangan LEDlarni tuzatishi mumkin.
SLLO Micro LED chiplari va substrat o'rtasidagi interfeysni tanlab ajratish uchun lazer yordamida erishiladi. Ultraviyole nurlar odatda yorug'lik manbai sifatida ishlatiladi. Qisqa{2}}to'lqin uzunlikdagi yorug'lik material bilan kuchliroq o'zaro ta'sir qiladi, bu esa aniqroq ko'tarilish-o'chirish jarayonini ta'minlaydi. Bundan tashqari, ko'tarish jarayonida ultrabinafsha nurlar ta'sirida hosil bo'ladigan issiqlik-nisbatan past bo'lib, termal shikastlanish xavfini kamaytiradi.
Uniqarta 4-rasmda ko'rsatilganidek, keng miqyosli parallel lazerli eksfoliatsiya usulini taklif qildi. Yagona impulsli lazer asosida X-Y lazer skanerini qo'shish orqali bitta lazer nuri bir nechta nurlarga difraksiyalanadi, bu esa katta -miqyosdagi chiplarni chiqarish imkonini beradi. Ushbu sxema bir martalik eksfoliatsiyalangan chiplar sonini sezilarli darajada oshiradi, 100 M/soat eksfoliatsiya tezligiga, ± 34 mkm uzatish aniqligiga va turli oqim o'lchamlari va materiallarni uzatish uchun mos keladigan yaxshi nuqsonlarni aniqlash qobiliyatiga erishadi.
03
Lazer uzatish texnologiyasi
Lazerli massiv uzatishning ikkinchi bosqichi lazerli uzatish bo'lib, u ajratilgan chipni vaqtinchalik substratdan orqa panelga o'tkazadi. Coherent tomonidan taklif qilingan lazer{1}}induktsiyali oldinga o'tkazish (LIFT) texnologiyasi turli funktsional materiallar va tuzilmalarni foydalanuvchi tomonidan belgilab qo'yilgan-naqshlarga joylashtirishi mumkin bo'lib, kichik funksiya o'lchamli tuzilmalar yoki qurilmalarni-keng miqyosda joylashtirish imkonini beradi. Hozirgi vaqtda LIFT texnologiyasi o'lchamlari 0,1 dan 6 mm2 gacha bo'lgan turli xil elektron komponentlarni uzatishga muvaffaqiyatli erishdi. 5-rasmda odatiy LIFT jarayoni ko'rsatilgan. LIFT jarayonida lazer shaffof substratdan o'tadi va dinamik bo'shatish qatlami tomonidan so'riladi. Lazerli ablasyon yoki bug'lanish orqali dinamik bo'shatish qatlami tomonidan yaratilgan yuqori bosim tez o'sib boradi va shu bilan chipni shtampdan qabul qiluvchi substratga o'tkazadi.
Yaxshilashlardan so'ng Uniqarta blister{0}}asosli lazer{1}}orqaga uzatish texnologiyasini (BB{2}}LIFT) ishlab chiqdi. 6-rasmda ko'rsatilganidek, farq shundaki, lazer nurlanishi paytida zarba energiyasini ta'minlash uchun gaz hosil qilish uchun DRL ning faqat kichik bir qismi olib tashlanadi. DRL kengaytirilgan blister hosil qilib, ichidagi zarba to'lqinini qamrab oladi, chipni qabul qiluvchi substrat tomon yumshoqroq suradi, bu esa uzatish aniqligini oshirishi va shikastlanishni kamaytirishi mumkin.
Markaning qayta ishlatilmasligi BB-LIFT qo‘llanilishini cheklovchi muhim omil hisoblanadi. Xarajat{3}}samaradorligini oshirish uchun tadqiqotchilar 7-rasmda ko‘rsatilganidek, qayta foydalanish mumkin bo‘lgan qoliplar dizayni asosida qayta foydalanish mumkin bo‘lgan BB{4}}LIFT texnikasini ishlab chiqdilar. Marka metall qatlamli mikro bo‘shliq, bo‘shliq devorlari va mikrokonstruksiyali elastik yopishtiruvchi qolipdan iborat. 808 nm lazer bilan yoritilganda, metall qatlam lazerni o'zlashtiradi va issiqlik hosil qiladi, bu esa bo'shliq ichidagi havoning tez kengayishiga olib keladi, shtampni deformatsiya qiladi va uning yopishishini sezilarli darajada kamaytiradi. Ushbu nuqtada, qabariq shakllanishi natijasida hosil bo'lgan zarba chipni shtampdan ajratishni osonlashtiradi.
Keng miqyosda{0}}oʻtkazishda ishonchli qoʻlga kiritish- uchun yigʻish vaqtida kuchli yopishish talab qilinadi, oʻtkazish uchun esa joylashtirish vaqtida yopishqoqlik imkon qadar past boʻlishi kerak. Shuning uchun asosiy texnologiya adezyonni almashtirish nisbatini yaxshilashda yotadi. Tadqiqotchilar yopishqoq qatlamga kengaytiriladigan mikrosferalarni joylashtirdilar va tashqi issiqlik stimulyatsiyasini yaratish uchun lazerli isitish tizimidan foydalanishdi. Olib olish jarayonida-kichik o'lchamdagi o'rnatilgan kengaytiriladigan mikrosferalar yopishqoq qatlam yuzasining tekisligini ta'minlaydi, shu bilan birga yopishqoq qatlamning kuchli yopishishiga ta'sirini e'tiborsiz qoldirish mumkin. O‘tkazish jarayonida lazerli isitish tizimi tomonidan hosil qilingan 90 graduslik tashqi termal stimulyatsiya tezda yopishqoq qatlamga o‘tkaziladi, bu 8-rasmda ko‘rsatilganidek, ichki mikrosferalarning tez kengayishiga sabab bo‘ladi. Buning natijasida sirtda mikro{10}}ko‘taruvchi struktura hosil bo‘ladi, bu esa sirt yopishishini sezilarli darajada kamaytiradi va ishonchli bo‘shatishga erishadi.
Keng miqyosda uzatishga erishish uchun tadqiqotchilar 9-rasmda ko'rsatilganidek, uzatish TRT va funktsional qurilma o'rtasidagi yopishishning o'zgarishiga bog'liqligini va harorat parametrlari bilan boshqarilishini aniqladilar. Harorat kritik harorat Tr dan past bo'lsa, TRT/funktsional qurilmaning energiya chiqarish tezligi funktsional qurilma/manbaning asosiy energiya ajratish tezligidan oshib ketadi, bu esa TRT interfeysi orqali TRT interfeysi orqali yorilishlarga olib keladi. funktsional qurilmani olish. O'tkazish jarayonida lazerli isitish haroratni kritik harorat Tr dan yuqoriga ko'taradi, TRT/funktsional qurilmaning energiya chiqarish tezligi funktsional qurilma/maqsadli substratning kritik energiya chiqarish tezligidan past bo'ladi va shu bilan funktsional qurilmani maqsadli substratga muvaffaqiyatli o'tkazadi.
