1. মাইক্রো LED প্রযুক্তি, পরবর্তী-প্রজন্মের ডিসপ্লে প্রযুক্তিতে একটি সীমান্ত ক্ষেত্র হিসেবে, ব্যাপক মনোযোগ এবং গবেষণা পাচ্ছে৷ প্রথাগত লিকুইড ক্রিস্টাল ডিসপ্লে এবং অর্গানিক লাইট-এমিটিং ডায়োড (OLED) এর তুলনায়, মাইক্রো LED উচ্চতর উজ্জ্বলতা, উচ্চ বৈসাদৃশ্য এবং একটি বিস্তৃত রঙের স্বরলিপি প্রদান করে, যেখানে কম শক্তি খরচ এবং দীর্ঘ জীবনকাল রয়েছে। এটি টেলিভিশন, স্মার্টফোন, ছোট-আকারের স্মার্ট পরিধানযোগ্য, গাড়ির স্ক্রিনে-এবং AR/VR-এর মতো ক্ষেত্রগুলিতে মাইক্রো LED বিপুল সম্ভাবনা দেয়৷ মাইক্রো LED, LCD, এবং OLED-এর মধ্যে প্যারামিটার তুলনা চিত্র 1 এ দেখানো হয়েছে।
গ্রোথ সাবস্ট্রেট থেকে টার্গেট সাবস্ট্রেটে মাইক্রো এলইডি চিপ স্থানান্তর করার জন্য ভর স্থানান্তর একটি মূল পদক্ষেপ। মাইক্রো LED চিপগুলির উচ্চ ঘনত্ব এবং ছোট আকারের কারণে, ঐতিহ্যগত স্থানান্তর পদ্ধতিগুলি উচ্চ নির্ভুলতার প্রয়োজনীয়তাগুলি পূরণ করতে লড়াই করে। সার্কিট ড্রাইভারের সাথে মাইক্রো LED-কে একত্রিত করে এমন একটি ডিসপ্লে অ্যারে অর্জনের জন্য মাইক্রো LED চিপগুলির একাধিক ভর স্থানান্তর প্রয়োজন (অন্তত স্যাফায়ার সাবস্ট্রেট থেকে অস্থায়ী সাবস্ট্রেট থেকে নতুন সাবস্ট্রেটে), প্রতিবার প্রচুর সংখ্যক চিপ স্থানান্তরিত হয়, স্থানান্তর প্রক্রিয়ার স্থায়িত্ব এবং নির্ভুলতার উপর উচ্চ চাহিদা রাখে। লেজার ভর স্থানান্তর হল মাইক্রো LED চিপগুলিকে নেটিভ স্যাফায়ার সাবস্ট্রেট থেকে টার্গেট সাবস্ট্রেটে স্থানান্তর করার জন্য একটি প্রযুক্তি। প্রথমত, চিপগুলিকে লেজার পিলিং এর মাধ্যমে নেটিভ স্যাফায়ার সাবস্ট্রেট থেকে আলাদা করা হয়; তারপরে, চিপগুলিকে একটি আঠালো উপাদান (যেমন পলিডাইমিথাইলসিলোক্সেন) সহ একটি সাবস্ট্রেটে স্থানান্তর করার জন্য লক্ষ্য সাবস্ট্রেটের উপর একটি অ্যাবলেশন ট্রিটমেন্ট করা হয়। অবশেষে, টিএফটি ব্যাকপ্লেনে ধাতব বন্ধন শক্তি ব্যবহার করে পিডিএম সাবস্ট্রেট থেকে চিপগুলিকে টিএফটি ব্যাকপ্লেনে স্থানান্তর করা হয়।
02লেজার পিলিং প্রযুক্তি
লেজার বাল্ক ট্রান্সফারের প্রথম ধাপ হল লেজার পিলিং (এলএলও)। লেজার পিলিং এর ফলন সরাসরি সম্পূর্ণ লেজার স্থানান্তর প্রক্রিয়ার চূড়ান্ত ফলন নির্ধারণ করে। মাইক্রো এলইডি সাধারণত Si এবং নীলকান্তমণির মত সাবস্ট্রেট ব্যবহার করে প্রস্তুতির জন্য GaN এপিটাক্সিয়াল স্তর বাড়াতে। উল্লেখযোগ্য সমস্যা যেমন বড় জালির অমিল এবং Si উপকরণ এবং GaN-এর মধ্যে তাপ সম্প্রসারণ সহগগুলির পার্থক্য; তাই, মাইক্রো এলইডি চিপ তৈরি করার সময় স্যাফায়ার সাবস্ট্রেটগুলি বেশি ব্যবহৃত হয়৷ নীলকান্তমণির ব্যান্ডগ্যাপ হল 9.9 eV, GaN হল 3.39 eV এবং AlN হল 6.2 eV৷ লেজার পিলিং এর নীতির মধ্যে রয়েছে ফোটন শক্তির সাথে ছোট-তরঙ্গদৈর্ঘ্যের লেজার ব্যবহার করা যা GaN শক্তি ব্যান্ডগ্যাপের চেয়ে বেশি কিন্তু নীলকান্তমণি এবং AlN-এর ব্যান্ডগ্যাপের চেয়ে কম, নীলকান্তমণি পাশ থেকে বিকিরণ করে। লেজারটি নীলকান্তমণি এবং AlN এর মধ্য দিয়ে যায়, তারপর পৃষ্ঠের GaN দ্বারা শোষিত হয়। এই প্রক্রিয়া চলাকালীন, পৃষ্ঠের GaN তাপীয় পচনের মধ্য দিয়ে যায়, এবং যেহেতু Ga-এর গলনাঙ্ক প্রায় 30 ডিগ্রি, N2 এবং তরল Ga উৎপন্ন হয়, যার ফলে N2 পরে বেরিয়ে যায়, যার ফলে যান্ত্রিক বলের মাধ্যমে নীলকান্তমণি স্তর থেকে GaN এপিটাক্সিয়াল স্তরের বিচ্ছিন্নতা অর্জন করে। ইন্টারফেসে ঘটমান পচন প্রতিক্রিয়া হিসাবে উপস্থাপন করা যেতে পারে:
ফোটন শক্তির সূত্র অনুসারে, উপরের শর্তগুলি পূরণ করে এমন সর্বোত্তম লেজার তরঙ্গদৈর্ঘ্য নিম্নলিখিত সীমার মধ্যে হওয়া উচিত: 125 nm < 209 nm কম বা সমান λ এর থেকে কম বা 365 nm এর সমান। গবেষণা দেখায় যে লেজার পালস প্রস্থ, লেজার তরঙ্গদৈর্ঘ্য, এবং লেজার শক্তি ঘনত্ব লেজার বিমোচন প্রক্রিয়া অর্জনের মূল কারণ।
পূর্ণ-রঙের মাইক্রো LED আলো উপলব্ধি করার জন্য, একটি ছোট, উচ্চ- রেজোলিউশন রঙের ডিসপ্লে পিক্সেল তৈরি করতে একই সাবস্ট্রেটে লাল, সবুজ এবং নীল রঙে মাইক্রো LED চিপগুলিকে সুনির্দিষ্টভাবে সাজানো এবং সংহত করা প্রয়োজন৷ লেজার লিফ্ট-অফ (এলএলও) পদ্ধতিটি অ-অভিন্ন লাল, সবুজ এবং নীল মাইক্রো LED ডিভাইসগুলির নির্বাচনী একীকরণের জন্য উপযুক্ত নয়। অধিকন্তু, ডিসপ্লে পণ্যের ফলন উন্নত করার জন্য অল্প সংখ্যক ক্ষতিগ্রস্থ মাইক্রো LED চিপগুলিকে বেছে বেছে মেরামত করা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। অতএব, সিলেক্টিভ লেজার লিফ্ট-অফ (SLLO) প্রযুক্তির উদ্ভব হয়েছে। জটিল ব্যাচ প্রক্রিয়াকরণ পদ্ধতির প্রয়োজন ছাড়াই এই প্রযুক্তি ভিন্নধর্মী একীকরণ এবং নির্বাচনী মেরামতের জন্য প্রযোজ্য। এটি বেছে বেছে নির্দিষ্ট পূর্বনির্ধারিত LEDs স্থানান্তর করতে পারে এবং ক্ষতিগ্রস্থ LEDs মেরামত করতে পারে। SLLO লেজার বিকিরণ ব্যবহার করে সাবস্ট্রেটের সাথে ইন্টারফেস থেকে মাইক্রো LED চিপগুলিকে বেছে বেছে খোসা ছাড়ানোর জন্য কাজ করে। অতিবেগুনি আলো সাধারণত আলোর উৎস হিসেবে ব্যবহৃত হয়। সংক্ষিপ্ত তরঙ্গদৈর্ঘ্যের আলো উপাদানগুলির সাথে আরও দৃঢ়ভাবে মিথস্ক্রিয়া করে, একটি আরও সুনির্দিষ্ট পিলিং প্রক্রিয়া সক্ষম করে। উপরন্তু, অতিবেগুনী রশ্মির সাথে পিলিং প্রক্রিয়ার সময় উত্পন্ন তাপ তুলনামূলকভাবে কম, তাপীয় ক্ষতির ঝুঁকি হ্রাস করে।
Uniqarta একটি বড়-স্কেলের সমান্তরাল লেজার পিলিং পদ্ধতির প্রস্তাব করেছে, যেমনটি চিত্র 4-এ দেখানো হয়েছে। একক পালস লেজারে একটি X-Y লেজার স্ক্যানার যোগ করার মাধ্যমে, একটি একক লেজার রশ্মি একাধিক লেজার রশ্মিতে বিভক্ত হয়, যা বড়-চিপগুলির স্কেল পিলিং সক্ষম করে। এই স্কিমটি একটি একক অপারেশনে খোসা ছাড়ানো চিপগুলির সংখ্যা উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি করে, ±34 μm স্থানান্তর নির্ভুলতার সাথে 100 M/h এর পিলিং রেট অর্জন করে, এবং ভাল ত্রুটি সনাক্ত করার ক্ষমতা রাখে, এটি বর্তমানে বিভিন্ন আকার এবং উপকরণ স্থানান্তরের জন্য উপযুক্ত করে তোলে।
3 লেজার স্থানান্তর প্রযুক্তি
লেজার ম্যাসিভ ট্রান্সফারের দ্বিতীয় ধাপ হল লেজার ট্রান্সফার, যার মধ্যে অস্থায়ী সাবস্ট্রেট থেকে ছিনতাই করা চিপগুলিকে ব্যাকপ্লেনে স্থানান্তর করা হয়। কোহেরেন্টের প্রস্তাবিত লেজার-ইনডিউসড ফরওয়ার্ড ট্রান্সফার (LIFT) প্রযুক্তি হল এমন একটি পদ্ধতি যা ব্যবহারকারীর-সংজ্ঞায়িত প্যাটার্নে বিভিন্ন কার্যকরী উপকরণ এবং কাঠামো স্থাপন করতে পারে, যাতে ছোট বৈশিষ্ট্যের আকারের কাঠামো বা ডিভাইসের বড় আকারের-স্থাপনের অনুমতি দেওয়া হয়। বর্তমানে, LIFT প্রযুক্তি সফলভাবে বিভিন্ন ইলেকট্রনিক উপাদান স্থানান্তর করেছে, যার আকার 0.1 থেকে 6 মিমি² এর বেশি। চিত্র 5 একটি সাধারণ LIFT প্রক্রিয়া দেখায়। LIFT প্রক্রিয়ায়, লেজারটি স্বচ্ছ স্তরের মধ্য দিয়ে যায় এবং গতিশীল রিলিজ স্তর দ্বারা শোষিত হয়। লেজারের বিমোচন বা বাষ্পীভবনের প্রভাবের কারণে, গতিশীল রিলিজ স্তর দ্বারা উত্পন্ন উচ্চ চাপ দ্রুত বৃদ্ধি পায়, যার ফলে স্ট্যাম্প থেকে চিপটি গ্রহণকারী স্তরে স্থানান্তরিত হয়।
উন্নতির পর, Uniqarta ফোস্কা (BB-LIFT) এর উপর ভিত্তি করে একটি লেজার-প্রেরিত ফরওয়ার্ড ট্রান্সফার প্রযুক্তি তৈরি করেছে। চিত্র 6-এ দেখানো হয়েছে, পার্থক্যটি হল যে লেজার বিকিরণ চলাকালীন, ডিআরএল-এর শুধুমাত্র একটি ছোট অংশ প্রশমিত হয় এবং প্রভাব শক্তি প্রদানের জন্য গ্যাস উৎপন্ন করে। ডিআরএল একটি প্রসারিত ফোস্কার মধ্যে শকওয়েভকে এনক্যাপসুলেট করতে পারে, আস্তে আস্তে চিপটিকে গ্রহনকারী সাবস্ট্রেটের দিকে ঠেলে দিতে পারে, যা স্থানান্তর সঠিকতা উন্নত করতে পারে এবং ক্ষতি কমাতে পারে।
স্ট্যাম্পের অ-পুনঃব্যবহারযোগ্যতা হল BB-LIFT-এর প্রয়োগকে সীমিত করার একটি গুরুত্বপূর্ণ বিষয়। খরচ-কার্যকারিতা উন্নত করার জন্য, গবেষকরা একটি পুনঃব্যবহারযোগ্য BB-লিফ্ট প্রযুক্তি তৈরি করেছেন, যেমন চিত্র 7-এ দেখানো হয়েছে, পুনঃব্যবহারযোগ্য স্ট্যাম্পের নকশার উপর ভিত্তি করে। স্ট্যাম্পটিতে একটি ধাতব স্তর সহ মাইক্রোক্যাভিটি রয়েছে, গহ্বরের দেয়াল এবং মাইক্রোক্যাপসুলেটগুলিকে এনক্যাপসুলেট করার জন্য ব্যবহৃত মাইক্রোস্ট্রাকচার সহ একটি ইলাস্টিক আঠালো ছাঁচ রয়েছে। যখন একটি 808 এনএম লেজার দ্বারা বিকিরণ করা হয়, ধাতব স্তরটি লেজারকে শোষণ করে এবং তাপ উৎপন্ন করে, যার ফলে গহ্বরের ভিতরের বাতাস দ্রুত প্রসারিত হয়, যার ফলে স্ট্যাম্পের বিকৃতি ঘটে এবং এর আনুগত্য উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস পায়। এই মুহুর্তে, বুদবুদ দ্বারা উত্পন্ন শক চিপটিকে স্ট্যাম্প থেকে বিচ্ছিন্ন করে দেয়।
বৃহৎ-স্থানান্তরে, নির্ভরযোগ্য ক্যাপচার নিশ্চিত করতে পিকিংয়ের সময় একটি শক্তিশালী আনুগত্য প্রয়োজন; স্থানান্তর করার সময়, আনুগত্য স্থানান্তর অর্জনের জন্য যতটা সম্ভব ন্যূনতম হওয়া দরকার, এইভাবে প্রযুক্তির মূলটি আনুগত্য বল সুইচিং অনুপাতের উন্নতিতে নিহিত। গবেষকরা আঠালো স্তরে প্রসারণযোগ্য মাইক্রোস্ফিয়ার এম্বেড করেছেন এবং বাহ্যিক তাপীয় উদ্দীপনা তৈরি করতে একটি লেজার হিটিং সিস্টেম ব্যবহার করেছেন। পিকিং প্রক্রিয়া চলাকালীন, ছোট-আকারের এমবেডেড প্রসারণযোগ্য মাইক্রোস্ফিয়ারগুলি আঠালো স্তরের পৃষ্ঠের সমতলতা নিশ্চিত করে, যখন আঠালো স্তরের শক্তিশালী আনুগত্যের উপর প্রভাব উপেক্ষা করা যেতে পারে। যাইহোক, স্থানান্তর প্রক্রিয়া চলাকালীন, লেজার হিটিং সিস্টেমের দ্বারা উত্পন্ন 90 ডিগ্রির বাহ্যিক তাপীয় উদ্দীপনা দ্রুত আঠালো স্তরে স্থানান্তরিত হয়, যার ফলে অভ্যন্তরীণ মাইক্রোস্ফিয়ারগুলি দ্রুত প্রসারিত হয়, যেমন চিত্র 8-এ দেখানো হয়েছে। এর ফলে পৃষ্ঠের উপর একটি স্তরযুক্ত মাইক্রো- রুক্ষ কাঠামো তৈরি হয়, যা উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস করে এবং পৃষ্ঠকে প্রকাশের যোগ্য করে।
বড় আকারের স্থানান্তর অর্জনের জন্য, গবেষকরা দেখেছেন যে স্থানান্তরটি TRT এবং কার্যকরী ডিভাইসের মধ্যে আনুগত্যের পরিবর্তনের উপর নির্ভর করে এবং তাপমাত্রার পরামিতি দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয়, যেমনটি চিত্র 9-এ দেখানো হয়েছে। যখন তাপমাত্রা গুরুত্বপূর্ণ তাপমাত্রা Tr-এর নিচে থাকে, তখন TRT/কার্যকরী ডিভাইসের শক্তি রিলিজ রেট 10টি ক্র্যাক ডিভাইসের ক্র্যাকটেল এনার্জি রিলিজ রেট থেকে বেশি হয় TRT/কার্যকরী ডিভাইস ইন্টারফেসে, এইভাবে কার্যকরী ডিভাইসটিকে বাছাই করার অনুমতি দেয়। স্থানান্তর প্রক্রিয়া চলাকালীন, লেজার হিটিং দ্বারা তাপমাত্রা সমালোচনামূলক তাপমাত্রা Tr-এর উপরে উত্থাপিত হয় এবং TRT/কার্যকরী ডিভাইসের শক্তি প্রকাশের হার কার্যকরী ডিভাইস/টার্গেট সাবস্ট্রেটের ক্রিটিক্যাল এনার্জি রিলিজ রেট থেকে কম, কার্যকরী ডিভাইসটিকে সফলভাবে টার্গেট সাবস্ট্রেটে স্থানান্তরিত করার অনুমতি দেয়।
