1.La tecnologia micro LED, com a camp fronterer de la-generació de tecnologia de visualització, està rebent una atenció i una investigació generalitzades. En comparació amb les pantalles de cristall líquid tradicionals i els díodes emissors de llum-orgànics (OLED), Micro LED ofereix una brillantor més gran, un contrast més gran i una gamma de colors més àmplia, alhora que té un consum d'energia més baix i una vida útil més llarga. Això ofereix a Micro LED un enorme potencial en camps com ara televisors, telèfons intel·ligents, dispositius portàtils intel·ligents de mida petita-, pantalles de-cotxes i AR/VR. La comparació de paràmetres entre Micro LED, LCD i OLED es mostra a la figura 1.
La transferència de massa és un pas clau en la transferència de xips Micro LED des del substrat de creixement al substrat objectiu. A causa de l'alta densitat i la petita mida dels xips Micro LED, els mètodes de transferència tradicionals lluiten per complir els requisits d'alta precisió. Aconseguir una matriu de visualització que combini Micro LED amb controladors de circuit requereix múltiples transferències massives dels xips Micro LED (almenys des del substrat de safir a un substrat temporal a un nou substrat), amb un gran nombre de xips transferits cada vegada, imposant grans exigències a l'estabilitat i precisió del procés de transferència. La transferència de massa làser és una tecnologia per transferir xips Micro LED des del substrat de safir natiu al substrat objectiu. En primer lloc, els xips es separen del substrat de safir natiu mitjançant peeling làser; després, es realitza un tractament d'ablació al substrat objectiu per transferir les fitxes a un substrat amb un material enganxós (com el polidimetilsiloxà). Finalment, els xips es transfereixen des del substrat PDM a la placa posterior TFT mitjançant la força d'unió metàl·lica a la placa posterior TFT.
02Laser Peeling Tecnologia
El primer pas de la transferència a granel làser és el làser peeling (LLO). El rendiment del peeling làser determina directament el rendiment final de tot el procés de transferència làser. Els micro LED solen utilitzar substrats com el Si i el safir per fer créixer capes epitaxials de GaN per a la seva preparació. Hi ha qüestions importants com ara un gran desajust de gelosia i diferències en els coeficients d'expansió tèrmica entre els materials de Si i el GaN; per tant, els substrats de safir s'utilitzen més habitualment quan es preparen xips Micro LED. El marge de banda del safir és de 9,9 eV, GaN és de 3,39 eV i AlN és de 6,2 eV. El principi del peeling làser consisteix a utilitzar làsers de longitud d'ona curta- amb una energia fotònica superior a la banda intermèdia d'energia GaN però menor que la banda intermèdia de safir i AlN, irradiant des del costat del safir. El làser passa a través del safir i AlN, i després és absorbit per la superfície GaN. Durant aquest procés, la superfície GaN experimenta una descomposició tèrmica i, com que el punt de fusió de Ga és d'uns 30 graus, es generen N2 i Ga líquid, amb N2 que s'escapa posteriorment, aconseguint així la separació de la capa epitaxial de GaN del substrat de safir mitjançant la força mecànica. La reacció de descomposició que es produeix a la interfície es pot representar com:
Segons la fórmula per a l'energia fotònica, la longitud d'ona làser òptima que compleixi les condicions anteriors hauria de situar-se dins del rang següent: 125 nm < 209 nm Menys o igual a λ Menys o igual a 365 nm. La investigació mostra que l'amplada del pols làser, la longitud d'ona del làser i la densitat d'energia del làser són factors clau per aconseguir el procés d'ablació làser.
Per aconseguir una il·luminació Micro LED a tot-color, cal disposar i integrar amb precisió els xips Micro LED en vermell, verd i blau al mateix substrat per crear un píxel de pantalla en color petit i d'alta-resolució. El mètode Laser Lift-Off (LLO) no és adequat per a la integració selectiva de dispositius Micro LED vermells, verds i blaus no-uniformes. A més, la reparació selectiva d'un nombre reduït de xips Micro LED danyats és crucial per millorar el rendiment dels productes de visualització. Per tant, ha sorgit la tecnologia Selective Laser Lift-Off (SLLO). Aquesta tecnologia és aplicable a la integració heterogènia i a la reparació selectiva, sense la necessitat d'un procediment complex de processament per lots. També pot transferir de manera selectiva LED-predesignats específics i reparar LED danyats. SLLO funciona mitjançant la irradiació làser per treure selectivament els xips Micro LED de la interfície amb el substrat. La llum ultraviolada s'utilitza normalment com a font de llum. La llum de longitud d'ona més curta interacciona amb més força amb els materials, permetent un procés de pelat més precís. A més, la calor generada durant el procés de pelat amb llum ultraviolada és relativament baixa, reduint el risc de danys tèrmics.
Uniqarta ha proposat un mètode de pelat làser paral·lel a gran-escala, tal com es mostra a la figura 4. En afegir un escàner làser X-Y al làser d'un sol pols, un únic feix làser es difracta en múltiples raigs làser, permetent el pelat a gran-escala de fitxes. Aquest esquema augmenta significativament el nombre d'encenalls pelats en una sola operació, aconseguint una velocitat de pelat de 100 M/h, amb una precisió de transferència de ±34 μm, i posseeix bones capacitats de detecció de defectes, el que el fa adequat per a la transferència de diferents mides i materials actualment.
3 Tecnologia de transferència làser
El segon pas de la transferència massiva làser és la transferència làser, que consisteix a transferir els xips despullats del substrat temporal al pla posterior. La tecnologia de transferència directa induïda per làser (LIFT) proposada per Coherent és un mètode que pot col·locar diversos materials i estructures funcionals en patrons definits per l'usuari-, permetent la col·locació a gran-escala d'estructures o dispositius de mida petita. Actualment, la tecnologia LIFT ha aconseguit amb èxit la transferència de diversos components electrònics, amb mides que van des de 0,1 fins a més de 6 mm². La figura 5 mostra un procés LIFT típic. En el procés LIFT, el làser travessa el substrat transparent i és absorbit per la capa d'alliberament dinàmic. A causa de l'efecte ablatiu o de vaporització del làser, l'alta pressió generada per la capa d'alliberament dinàmic augmenta ràpidament, transferint així el xip del segell al substrat receptor.
Després de les millores, Uniqarta va desenvolupar una tecnologia de transferència cap endavant induïda per làser-basada en ampolles (BB-LIFT). Tal com es mostra a la figura 6, la diferència és que durant la irradiació làser, només una petita part del DRL s'ablació i produeix gas per proporcionar energia d'impacte. El DRL pot encapsular l'ona de xoc dins d'una ampolla en expansió, empenyent suaument el xip cap al substrat receptor, cosa que pot millorar la precisió de la transferència i reduir els danys.
La no-reutilització del segell és un factor important que limita l'aplicació de BB-LIFT. Per millorar el cost-efectivitat, els investigadors van desenvolupar una tecnologia BB-LIFT reutilitzable basada en el disseny de segells reutilitzables, tal com es mostra a la figura 7. El segell consta de microcavitats amb una capa metàl·lica, amb les parets de la cavitat i un motlle adhesiu elàstic amb microestructures utilitzades per encapsular les microcavitats i unir el xip. Quan s'irradia per un làser de 808 nm, la capa metàl·lica absorbeix el làser i genera calor, fent que l'aire dins de la cavitat s'expandeixi ràpidament, provocant una deformació del segell i reduint significativament la seva adhesió. En aquest punt, el xoc generat per la bombolla fa que el xip es desprengui del segell.
En la transferència a gran-escala, es requereix una forta adhesió durant la recollida per garantir una captura fiable; durant la col·locació, l'adhesió ha de ser tan mínima com sigui possible per aconseguir la transferència, de manera que el nucli de la tecnologia rau a millorar la relació de commutació de la força d'adhesió. Els investigadors van incrustar microesferes expandibles a la capa adhesiva i van utilitzar un sistema de calefacció làser per generar estímuls tèrmics externs. Durant el procés de recollida, les microesferes expandibles incrustades de mida petita-asseguren la planitud de la superfície de la capa adhesiva, mentre que l'efecte sobre la forta adhesió de la capa adhesiva es pot descuidar. Tanmateix, durant el procés de transferència, l'estímul tèrmic extern de 90 graus generat pel sistema d'escalfament làser es transfereix ràpidament a la capa adhesiva, fent que les microesferes internes s'expandeixin ràpidament, com es mostra a la figura 8. Això resulta en una estructura micro-en capes a la superfície, reduint significativament l'adhesió superficial i aconseguint un alliberament fiable.
Per aconseguir una transferència a gran -escala, els investigadors van trobar que la transferència depèn del canvi d'adhesió entre el TRT i el dispositiu funcional, i està controlada per paràmetres de temperatura, tal com es mostra a la figura 9. Quan la temperatura és per sota de la temperatura crítica Tr, la velocitat d'alliberament d'energia del TRT/dispositiu funcional és més gran que la taxa d'alliberament d'energia crítica del dispositiu funcional/font/dispositiu funcional T, tendeix a propagar-se les esquerdes del substrat/font RT. interfície, permetent així agafar el dispositiu funcional. Durant el procés de transferència, la temperatura s'eleva per sobre de la temperatura crítica Tr mitjançant l'escalfament làser, i la taxa d'alliberament d'energia del dispositiu TRT/funcional és inferior a la taxa d'alliberament d'energia crítica del dispositiu funcional/substrat objectiu, permetent que el dispositiu funcional es transfereixi amb èxit al substrat objectiu.
