1.Teknologi LED mikro, sebagai bidang terdepan dalam-teknologi tampilan generasi berikutnya, menerima perhatian dan penelitian yang luas. Dibandingkan dengan layar kristal cair tradisional dan dioda pemancar cahaya organik (OLED), Micro LED menawarkan kecerahan yang lebih tinggi, kontras yang lebih tinggi, dan gamut warna yang lebih luas, sekaligus memiliki konsumsi energi yang lebih rendah dan masa pakai yang lebih lama. Hal ini memberikan potensi besar pada Micro LED di berbagai bidang seperti televisi, ponsel cerdas,-perangkat pintar yang dapat dikenakan berukuran kecil,-layar mobil, dan AR/VR. Perbandingan parameter antara Micro LED, LCD, dan OLED ditunjukkan pada Gambar 1.
Transfer massal adalah langkah penting dalam mentransfer chip Micro LED dari substrat pertumbuhan ke substrat target. Karena kepadatan tinggi dan ukuran chip Micro LED yang kecil, metode transfer tradisional kesulitan memenuhi persyaratan presisi tinggi. Untuk mencapai susunan tampilan yang menggabungkan LED Mikro dengan driver sirkuit memerlukan beberapa transfer massal chip LED Mikro (setidaknya dari substrat safir ke substrat sementara ke substrat baru), dengan sejumlah besar chip yang ditransfer setiap kali, sehingga menuntut stabilitas dan ketepatan proses transfer yang tinggi. Transfer massa laser adalah teknologi untuk mentransfer chip Micro LED dari substrat safir asli ke substrat target. Pertama, chip dipisahkan dari substrat safir asli melalui pengelupasan laser; kemudian, perlakuan ablasi dilakukan pada substrat target untuk memindahkan chip ke substrat dengan bahan lengket (seperti polidimetilsiloksan). Terakhir, chip dipindahkan dari substrat PDM ke bidang belakang TFT menggunakan gaya ikatan logam pada bidang belakang TFT.
02Teknologi Pengupasan Laser
Langkah pertama dalam transfer massal laser adalah laser peeling (LLO). Hasil pengelupasan laser secara langsung menentukan hasil akhir dari keseluruhan proses transfer laser. Mikro LED biasanya menggunakan substrat seperti Si dan safir untuk menumbuhkan lapisan epitaksi GaN untuk persiapan. Terdapat masalah signifikan seperti ketidaksesuaian kisi yang besar dan perbedaan koefisien muai panas antara material Si dan GaN; oleh karena itu, substrat safir lebih umum digunakan saat menyiapkan chip LED Mikro. Celah pita safir adalah 9,9 eV, GaN 3,39 eV, dan AlN 6,2 eV. Prinsip pengelupasan laser melibatkan penggunaan laser dengan panjang gelombang pendek dengan energi foton lebih besar dari celah pita energi GaN namun lebih kecil dari celah pita safir dan AlN, yang menyinari dari sisi safir. Laser melewati safir dan AlN, kemudian diserap oleh permukaan GaN. Selama proses ini, permukaan GaN mengalami dekomposisi termal, dan karena titik leleh Ga sekitar 30 derajat, N2 dan Ga cair dihasilkan, dengan N2 kemudian keluar, sehingga mencapai pemisahan lapisan epitaksi GaN dari substrat safir melalui kekuatan mekanis. Reaksi dekomposisi yang terjadi pada antarmuka dapat direpresentasikan sebagai:
Menurut rumus energi foton, panjang gelombang laser optimal yang memenuhi kondisi di atas harus berada dalam kisaran berikut: 125 nm < 209 nm Kurang dari atau sama dengan λ Kurang dari atau sama dengan 365 nm. Penelitian menunjukkan bahwa lebar pulsa laser, panjang gelombang laser, dan kepadatan energi laser merupakan faktor kunci dalam mencapai proses ablasi laser.
Untuk mewujudkan pencahayaan Mikro LED{0}}penuh warna, perlu mengatur dan mengintegrasikan chip Mikro LED dengan warna merah, hijau, dan biru secara tepat pada substrat yang sama untuk menciptakan piksel tampilan berwarna kecil beresolusi tinggi. Metode Laser Lift-Off (LLO) tidak cocok untuk integrasi selektif perangkat Micro LED berwarna merah, hijau, dan biru yang tidak seragam. Selain itu, perbaikan selektif sejumlah kecil chip Micro LED yang rusak sangat penting untuk meningkatkan hasil produk display. Oleh karena itu, muncullah teknologi Selective Laser Lift-Off (SLLO). Teknologi ini berlaku untuk integrasi heterogen dan perbaikan selektif, tanpa memerlukan prosedur pemrosesan batch yang rumit. Ia juga dapat secara selektif mentransfer LED tertentu yang telah ditentukan sebelumnya dan memperbaiki LED yang rusak. SLLO bekerja dengan menggunakan iradiasi laser untuk secara selektif mengupas chip Micro LED dari antarmuka dengan media. Sinar ultraviolet biasanya digunakan sebagai sumber cahaya. Cahaya dengan panjang gelombang lebih pendek berinteraksi lebih kuat dengan bahan, memungkinkan proses pengelupasan lebih presisi. Selain itu, panas yang dihasilkan selama proses pengelupasan dengan sinar ultraviolet relatif rendah sehingga mengurangi risiko kerusakan termal.
Uniqarta telah mengusulkan metode pengelupasan laser paralel berskala besar-, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4. Dengan menambahkan pemindai laser X-Y ke laser pulsa tunggal, satu berkas laser didifraksi menjadi beberapa berkas laser, sehingga memungkinkan pengelupasan chip dalam skala-besar. Skema ini secara signifikan meningkatkan jumlah chip yang dikupas dalam satu operasi, mencapai tingkat pengelupasan 100 M/jam, dengan akurasi transfer ±34 μm, dan memiliki kemampuan deteksi cacat yang baik, sehingga cocok untuk transfer berbagai ukuran dan material saat ini.
3Teknologi Transfer Laser
Langkah kedua dari transfer laser masif adalah transfer laser, yang melibatkan pemindahan chip yang telah dilucuti dari substrat sementara ke bidang belakang. Teknologi-transfer maju yang diinduksi laser (LIFT) yang diusulkan oleh Coherent adalah metode yang dapat menempatkan berbagai material dan struktur fungsional dalam pola-yang ditentukan pengguna, memungkinkan penempatan-skala besar dari struktur atau perangkat berukuran fitur kecil. Saat ini, teknologi LIFT telah berhasil mencapai transfer berbagai komponen elektronik, dengan ukuran mulai dari 0,1 hingga lebih dari 6 mm². Gambar 5 menunjukkan proses LIFT yang khas. Dalam proses LIFT, laser melewati substrat transparan dan diserap oleh lapisan pelepasan dinamis. Karena efek ablatif atau penguapan laser, tekanan tinggi yang dihasilkan oleh lapisan pelepas dinamis meningkat dengan cepat, sehingga memindahkan chip dari stempel ke substrat penerima.
Setelah perbaikan, Uniqarta mengembangkan teknologi-transfer maju yang diinduksi laser berdasarkan lepuh (BB-LIFT). Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6, perbedaannya adalah selama penyinaran laser, hanya sebagian kecil DRL yang terablasi dan menghasilkan gas untuk memberikan energi tumbukan. DRL dapat merangkum gelombang kejut dalam lepuh yang meluas, mendorong chip dengan lembut ke arah media penerima, sehingga dapat meningkatkan akurasi transfer dan mengurangi kerusakan.
Stempel yang tidak-dapat digunakan kembali merupakan faktor signifikan yang membatasi penerapan BB-LIFT. Untuk meningkatkan efektivitas biaya-, para peneliti mengembangkan teknologi BB-LIFT yang dapat digunakan kembali berdasarkan desain stempel yang dapat digunakan kembali, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7. Stempel tersebut terdiri dari rongga mikro dengan lapisan logam, dengan dinding rongga dan cetakan perekat elastis dengan struktur mikro yang digunakan untuk merangkum rongga mikro dan merekatkan chip. Ketika disinari dengan laser 808 nm, lapisan logam menyerap laser dan menghasilkan panas, menyebabkan udara di dalam rongga mengembang dengan cepat, menyebabkan deformasi stempel dan mengurangi daya rekatnya secara signifikan. Pada titik ini, guncangan yang dihasilkan oleh gelembung menyebabkan chip terlepas dari stempel.
Dalam{0}}transfer skala besar, diperlukan daya rekat yang kuat selama pengambilan untuk memastikan penangkapan yang andal; selama penempatan, daya rekat harus seminimal mungkin untuk mencapai perpindahan, sehingga inti teknologinya terletak pada peningkatan rasio peralihan gaya adhesi. Para peneliti menanamkan mikrosfer yang dapat diperluas ke dalam lapisan perekat dan menggunakan sistem pemanas laser untuk menghasilkan rangsangan termal eksternal. Selama proses pengambilan, mikrosfer tertanam berukuran kecil yang dapat diperluas memastikan kerataan permukaan lapisan perekat, sementara efek pada daya rekat kuat lapisan perekat dapat diabaikan. Namun, selama proses transfer, stimulus termal eksternal sebesar 90 derajat yang dihasilkan oleh sistem pemanas laser dengan cepat ditransfer ke lapisan perekat, menyebabkan mikrosfer internal mengembang dengan cepat, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 8. Hal ini menghasilkan struktur mikro-berlapis kasar di permukaan, yang secara signifikan mengurangi adhesi permukaan dan menghasilkan pelepasan yang andal.
Untuk mencapai transfer berskala besar-, peneliti menemukan bahwa transfer bergantung pada perubahan adhesi antara TRT dan perangkat fungsional, dan dikontrol oleh parameter suhu, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 9. Ketika suhu berada di bawah suhu kritis Tr, laju pelepasan energi TRT/perangkat fungsional lebih besar daripada laju pelepasan energi kritis perangkat fungsional/substrat sumber, menyebabkan retakan cenderung merambat pada antarmuka TRT/perangkat fungsional, sehingga memungkinkan perangkat fungsional untuk diambil. Selama proses transfer, suhu dinaikkan di atas suhu kritis Tr dengan pemanasan laser, dan laju pelepasan energi TRT/perangkat fungsional kurang dari laju pelepasan energi kritis perangkat fungsional/substrat target, sehingga perangkat fungsional berhasil ditransfer ke substrat target.
