1. Mikro LED technologija, kaip naujos kartos{1}} ekranų technologijos pasienio sritis, sulaukia didelio dėmesio ir tyrimų. Palyginti su tradiciniais skystųjų kristalų ekranais ir organiniais-šviesos diodais (OLED), „Micro LED“ pasižymi didesniu ryškumu, didesniu kontrastu ir didesne spalvų gama, taip pat sunaudoja mažesnes energijos sąnaudas ir ilgesnį tarnavimo laiką. Tai suteikia „Micro LED“ didžiulį potencialą tokiose srityse kaip televizoriai, išmanieji telefonai, maži{5}}išmanieji nešiojami įrenginiai,-automobilių ekranai ir AR/VR. Mikro LED, LCD ir OLED parametrų palyginimas parodytas 1 paveiksle.
Masės perkėlimas yra pagrindinis žingsnis perkeliant Micro LED lustus iš augimo substrato į tikslinį substratą. Dėl didelio mikro LED lustų tankio ir mažo dydžio tradiciniai perdavimo metodai sunkiai atitinka aukštus tikslumo reikalavimus. Norint sukurti ekrano masyvą, kuriame būtų sujungti mikro šviesos diodai su grandinės tvarkyklėmis, reikia daug kartų perkelti mikro LED lustų masę (bent jau iš safyro pagrindo į laikiną substratą į naują substratą), kiekvieną kartą perkeliant daug lustų, todėl perdavimo proceso stabilumas ir tikslumas keliami dideli reikalavimai. Lazerinis masės perdavimas yra technologija, skirta mikro LED lustams perkelti iš natūralaus safyro substrato į tikslinį substratą. Pirma, lustai atskiriami nuo natūralaus safyro substrato lupimo lazeriu būdu; tada atliekamas tikslinio substrato abliacinis apdorojimas, kad lustai būtų perkelti ant pagrindo su lipnia medžiaga (pvz., polidimetilsiloksanu). Galiausiai, lustai perkeliami iš PDM substrato į TFT galinę plokštę, naudojant metalo surišimo jėgą TFT galinėje plokštėje.
02 Lazerinio šveitimo technologija
Pirmasis lazerinio masinio perdavimo žingsnis yra lupimas lazeriu (LLO). Lazerinio pilingo išeiga tiesiogiai nulemia galutinį viso lazerinio perkėlimo proceso išeigą. Mikro šviesos dioduose paprastai naudojami substratai, tokie kaip Si ir safyras, kad paruoštų GaN epitaksinius sluoksnius. Yra didelių problemų, tokių kaip didelis gardelės neatitikimas ir šiluminio plėtimosi koeficientų skirtumai tarp Si medžiagų ir GaN; todėl ruošiant Micro LED lustus dažniau naudojami safyro substratai. Safyro juostos tarpas yra 9,9 eV, GaN - 3,39 eV, o AlN - 6,2 eV. Lazerinio lupimo principas apima trumpo-bangos ilgio lazerius, kurių fotonų energija yra didesnė nei GaN energijos juostos tarpas, bet mažesnė nei safyro ir AlN juostos tarpai, spinduliuojantys iš safyro pusės. Lazeris praeina per safyrą ir AlN, tada sugeria paviršių GaN. Šio proceso metu paviršinis GaN patiria terminį skilimą, o kadangi Ga lydymosi temperatūra yra apie 30 laipsnių, susidaro N2 ir skystas Ga, o vėliau N2 išeina, taip pasiekiamas GaN epitaksinio sluoksnio atskyrimas nuo safyro substrato naudojant mechaninę jėgą. Skilimo reakcija, vykstanti sąsajoje, gali būti pavaizduota taip:
Pagal fotonų energijos formulę optimalus lazerio bangos ilgis, atitinkantis pirmiau nurodytas sąlygas, turėtų patekti į šį diapazoną: 125 nm < 209 nm Mažesnis arba lygus λ Mažesnis arba lygus 365 nm. Tyrimai rodo, kad lazerio impulso plotis, lazerio bangos ilgis ir lazerio energijos tankis yra pagrindiniai veiksniai norint pasiekti lazerio abliacijos procesą.
Norint sukurti pilną-spalvų mikro LED apšvietimą, ant to paties pagrindo reikia tiksliai išdėstyti ir integruoti raudonos, žalios ir mėlynos spalvos mikro LED lustus, kad būtų sukurtas mažas, didelės raiškos spalvotas ekrano taškas. Lazerinio pakėlimo{3}}išjungimo (LLO) metodas netinka pasirinktinai integruoti ne-vienodus raudonus, žalius ir mėlynus mikro LED įrenginius. Be to, norint padidinti ekrano gaminių našumą, labai svarbu pasirinktinai taisyti nedidelį skaičių pažeistų mikro LED lustų. Todėl atsirado selektyvaus lazerinio pakėlimo{7}}(SLLO) technologija. Ši technologija pritaikyta nevienalytei integracijai ir selektyviam taisymui, nereikalaujant sudėtingos paketinio apdorojimo procedūros. Jis taip pat gali pasirinktinai perkelti konkrečius iš anksto{10}}skirtus šviesos diodus ir taisyti pažeistus šviesos diodus. SLLO veikia naudodamas lazerio švitinimą, kad selektyviai nuplėštų mikro LED lustus nuo sąsajos su substratu. Ultravioletinė šviesa paprastai naudojama kaip šviesos šaltinis. Trumpesnio bangos ilgio šviesa stipriau sąveikauja su medžiagomis, todėl galima tiksliau nulupti. Be to, lupimo proceso metu ultravioletinėje šviesoje susidaranti šiluma yra palyginti maža, todėl sumažėja terminės žalos rizika.
„Uniqarta“ pasiūlė didelio-masto lygiagretaus lazerinio lupimo metodą, kaip parodyta 4 paveiksle. Prie vieno impulsinio lazerio pridėjus X-Y lazerinį skaitytuvą, vienas lazerio spindulys yra išsklaidomas į kelis lazerio spindulius, todėl galima nulupti didelius-lustus. Ši schema žymiai padidina per vieną operaciją nuluptų drožlių skaičių, pasiekiant 100 M/h lupimo greitį, o perdavimo tikslumas ±34 μm, ir pasižymi geromis defektų aptikimo galimybėmis, todėl šiuo metu tinka įvairių dydžių ir medžiagų perkėlimui.
3Lazerio perdavimo technologija
Antrasis masinio perdavimo lazeriu žingsnis yra lazerinis perkėlimas, kurio metu pašalintos lustai perkeliami iš laikinojo pagrindo į galinę plokštę. „Coherent“ siūloma lazeriu-induced forward transfer (LIFT) yra metodas, leidžiantis įvairias funkcines medžiagas ir struktūras sudėti į naudotojo-apibrėžtus modelius, leidžiančius dideliu-masteliu išdėstyti mažų elementų dydžio struktūras ar įrenginius. Šiuo metu LIFT technologija sėkmingai perduoda įvairius elektroninius komponentus, kurių dydis svyruoja nuo 0,1 iki 6 mm². 5 paveiksle parodytas tipiškas LIFT procesas. LIFT proceso metu lazeris praeina per skaidrų pagrindą ir yra sugeriamas dinaminio atpalaidavimo sluoksnio. Dėl lazerio abliacinio arba garinimo efekto dinaminio atpalaidavimo sluoksnio sukuriamas aukštas slėgis greitai didėja, todėl lustas perkeliamas iš antspaudo į priimantį pagrindą.
Po patobulinimų „Uniqarta“ sukūrė lazeriu{0}}sukeliamą į priekį perdavimo technologiją, pagrįstą pūslelėmis (BB-LIFT). Kaip parodyta 6 paveiksle, skirtumas yra tas, kad lazerio švitinimo metu tik nedidelė DRL dalis yra pašalinama ir gamina dujas, kad suteiktų smūgio energiją. DRL gali uždengti smūgio bangą besiplečiančioje lizdinėje plokštelėje, švelniai stumdamas lustą link priimančio pagrindo, o tai gali pagerinti perdavimo tikslumą ir sumažinti žalą.
Ne{0}}antspaudo pakartotinis naudojimas yra svarbus veiksnys, ribojantis BB-LIFT taikymą. Siekdami padidinti sąnaudų-efektyvumą, mokslininkai sukūrė daugkartinio naudojimo BB-LIFT technologiją, pagrįstą daugkartinio naudojimo antspaudų dizainu, kaip parodyta 7 paveiksle. Antspaudą sudaro mikroertmės su metaliniu sluoksniu su ertmės sienelėmis ir elastinga lipni forma su mikrostruktūromis, naudojamomis drožlėms apklijuoti ir mikrokapsuliuoti. Apšvitintas 808 nm lazeriu, metalinis sluoksnis sugeria lazerį ir generuoja šilumą, todėl ertmės viduje esantis oras greitai plečiasi, dėl to deformuojasi antspaudas ir žymiai sumažėja jo sukibimas. Šiuo metu dėl smūgio, kurį sukelia burbuliavimas, lustas atsiskiria nuo antspaudo.
Didelės apimties{0}}perkeliant, skynimo metu reikalingas stiprus sukibimas, kad būtų užtikrintas patikimas fiksavimas; dėjimo metu sukibimas turi būti kuo mažesnis, kad būtų pasiektas perkėlimas, todėl technologijos esmė yra pagerinti sukibimo jėgos perjungimo santykį. Tyrėjai į klijų sluoksnį įdėjo plečiamas mikrosferas ir naudojo lazerio šildymo sistemą, kad sukurtų išorinius šiluminius dirgiklius. Rinkimo proceso metu mažos -dydžio įterptos išsiplečiančios mikrosferos užtikrina lipniojo sluoksnio paviršiaus lygumą, o į poveikį stipriam klijų sluoksnio sukibimui galima nepaisyti. Tačiau perkėlimo proceso metu lazerinio šildymo sistemos generuojamas išorinis 90 laipsnių terminis dirgiklis greitai pereina į lipnų sluoksnį, todėl vidinės mikrosferos greitai plečiasi, kaip parodyta 8 paveiksle. Dėl to paviršiuje susidaro sluoksniuota mikro{7}}šiurkšti struktūra, žymiai sumažinanti paviršiaus sukibimą ir užtikrinant patikimą atsipalaidavimą.
Kad būtų pasiektas didelio-masto perdavimas, mokslininkai nustatė, kad perdavimas priklauso nuo TRT ir funkcinio įrenginio sukibimo pokyčio ir yra valdomas temperatūros parametrais, kaip parodyta 9 paveiksle. Kai temperatūra yra žemesnė už kritinę temperatūrą Tr, TRT / funkcinio įrenginio energijos išsiskyrimo greitis yra didesnis nei funkcinio įrenginio / šaltinio substrato kritinis energijos išsiskyrimo greitis, todėl įtrūkimai TRT gali sukelti sąsają / plisti. aukštyn. Perkėlimo proceso metu temperatūra pakeliama virš kritinės temperatūros Tr kaitinant lazeriu, o TRT / funkcinio įrenginio energijos išsiskyrimo greitis yra mažesnis nei funkcinio įrenginio / tikslinio substrato kritinis energijos išsiskyrimo greitis, todėl funkcinis įrenginys gali būti sėkmingai perkeltas į tikslinį substratą.
