01
ভূমিকা
মাইক্রো LED প্রযুক্তি, পরবর্তী-প্রজন্মের ডিসপ্লে প্রযুক্তির একটি অত্যাধুনিক ক্ষেত্র হিসেবে, ব্যাপক মনোযোগ এবং গবেষণা পাচ্ছে। প্রথাগত লিকুইড ক্রিস্টাল ডিসপ্লে এবং অর্গানিক লাইট-এমিটিং ডায়োড (OLEDs) এর সাথে তুলনা করে, মাইক্রো LEDs উচ্চতর উজ্জ্বলতা, উচ্চ বৈসাদৃশ্য এবং একটি বিস্তৃত রঙের স্বরলিপি প্রদান করে, পাশাপাশি কম শক্তি খরচ করে এবং দীর্ঘ জীবনকাল থাকে। এটি টেলিভিশন, স্মার্টফোন, ছোট পরিধানযোগ্য ডিভাইস, যানবাহনের স্ক্রিনে এবং AR/VR অ্যাপ্লিকেশনে মাইক্রো LED-কে উল্লেখযোগ্য সম্ভাবনা দেয়। মাইক্রো LED, LCD, এবং OLED এর মধ্যে পরামিতিগুলির একটি তুলনা৷
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, প্রথাগত স্থানান্তর পদ্ধতিগুলি উচ্চ-নির্ভুল স্থানান্তরের প্রয়োজনীয়তা পূরণ করতে লড়াই করে। সার্কিট ড্রাইভের সাথে মাইক্রো LED সংমিশ্রণ করে একটি ডিসপ্লে অ্যারে অর্জন করতে মাইক্রো LED চিপগুলির একাধিক ভর স্থানান্তর প্রয়োজন (অন্তত নীলকান্তমণি সাবস্ট্রেট → অস্থায়ী সাবস্ট্রেট → নতুন সাবস্ট্রেট থেকে), প্রতিবার প্রচুর সংখ্যক চিপ স্থানান্তরিত হয়, স্থানান্তর প্রক্রিয়ার উচ্চ স্থিতিশীলতা এবং নির্ভুলতার দাবি করে। লেজার ভর স্থানান্তর হল মাইক্রো এলইডি চিপগুলি নেটিভ স্যাফায়ার সাবস্ট্রেট থেকে টার্গেট সাবস্ট্রেটে স্থানান্তর করার একটি কৌশল। প্রথমত, চিপগুলিকে লেজার লিফট-অফের মাধ্যমে নেটিভ স্যাফায়ার সাবস্ট্রেট থেকে আলাদা করা হয়; তারপরে, চিপগুলিকে আঠালো পদার্থ (যেমন পলিডাইমিথাইলসিলোক্সেন) সহ একটি সাবস্ট্রেটে স্থানান্তর করতে সক্ষম করার জন্য লক্ষ্য সাবস্ট্রেটের উপর অ্যাবলেশন করা হয়। অবশেষে, TFT ব্যাকপ্লেনে ধাতব বন্ধন শক্তি ব্যবহার করে, চিপগুলি PDM সাবস্ট্রেট থেকে TFT ব্যাকপ্লেনে স্থানান্তরিত হয়।
02
লেজার লিফট-অফ প্রযুক্তি
লেজার ভর স্থানান্তরের প্রথম ধাপ হল লেজার লিফট-অফ (LLO)। লেজার উত্তোলনের ফল-অফ সরাসরি সম্পূর্ণ লেজার স্থানান্তর প্রক্রিয়ার চূড়ান্ত ফলন নির্ধারণ করে। মাইক্রো এলইডি সাধারণত বানাতের জন্য GaN এপিটাক্সিয়াল স্তরগুলি বৃদ্ধি করতে Si এবং নীলকান্তমণির মতো সাবস্ট্রেট ব্যবহার করে। Si এবং GaN-এর মধ্যে উল্লেখযোগ্য জালির অমিল এবং তাপীয় সম্প্রসারণ সহগ পার্থক্য রয়েছে, তাই মাইক্রো LED চিপ তৈরিতে স্যাফায়ার সাবস্ট্রেটগুলি বেশি ব্যবহৃত হয়।
নীলকান্তমণির ব্যান্ডগ্যাপ হল 9.9eV, GaN হল 3.39eV এবং AlN হল 6.2eV৷ লেজার উত্তোলন-অফের নীতি হল একটি ছোট-তরঙ্গদৈর্ঘ্যের লেজার ব্যবহার করা যাতে ফোটন শক্তি GaN ব্যান্ডগ্যাপের চেয়ে বেশি কিন্তু নীলকান্তমণি এবং AlN-এর ব্যান্ডগ্যাপের চেয়ে কম, নীলকান্তমণি পাশ থেকে বিকিরণ করে। লেজারটি নীলকান্তমণি এবং AlN এর মধ্য দিয়ে যায় এবং GaN পৃষ্ঠ স্তর দ্বারা শোষিত হয়। এই প্রক্রিয়া চলাকালীন, পৃষ্ঠের GaN তাপ পচনের মধ্য দিয়ে যায়। যেহেতু Ga এর গলনাঙ্ক প্রায় 30 ডিগ্রি, N2 এবং তরল Ga উৎপন্ন হয় এবং N2 পালিয়ে যায়, যার ফলে যান্ত্রিকভাবে GaN এপিটাক্সিয়াল স্তরটিকে নীলকান্তমণি থেকে আলাদা করে। ইন্টারফেসে ঘটমান পচন প্রতিক্রিয়া হিসাবে উপস্থাপন করা যেতে পারে:
ফোটন শক্তির সূত্র অনুসারে, উপরের শর্তগুলি পূরণ করে এমন সর্বোত্তম লেজার তরঙ্গদৈর্ঘ্য নিম্নলিখিত পরিসরে 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।
মাইক্রো LED-এর সাহায্যে সম্পূর্ণ-রঙ নির্গমনের জন্য, একই সাবস্ট্রেটে লাল, সবুজ, এবং নীল মাইক্রো LED চিপগুলিকে সুনির্দিষ্টভাবে সাজানো এবং সংহত করা প্রয়োজন যাতে ক্ষুদ্র, উচ্চ-রেজোলিউশন রঙের ডিসপ্লে পিক্সেল তৈরি করা হয়। যাইহোক, LLO নন-ইনিফর্ম লাল, সবুজ এবং নীল মাইক্রো LED ডিভাইসের নির্বাচনী ইন্টিগ্রেশনের জন্য উপযুক্ত নয়। অধিকন্তু, ডিসপ্লে পণ্যের ফলন উন্নত করার জন্য অল্প সংখ্যক ক্ষতিগ্রস্থ মাইক্রো LED চিপগুলিকে বেছে বেছে মেরামত করা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। তাই, লেজার সিলেক্টিভ লিফট-অফ (SLLO) প্রযুক্তি উদ্ভূত হয়েছে। জটিল ব্যাচ প্রক্রিয়ার প্রয়োজন ছাড়াই এই প্রযুক্তি ভিন্নধর্মী একীকরণ এবং নির্বাচনী মেরামতের জন্য উপযুক্ত। এটি বেছে বেছে কিছু প্রাক-নির্দিষ্ট এলইডি স্থানান্তর করতে পারে এবং ক্ষতিগ্রস্ত এলইডি মেরামত করতে পারে।
মাইক্রো LED চিপস এবং সাবস্ট্রেটের মধ্যে ইন্টারফেসকে বেছে বেছে আলাদা করার জন্য একটি লেজার ব্যবহার করে SLLO অর্জন করা হয়। অতিবেগুনি আলো সাধারণত আলোর উত্স হিসাবে ব্যবহৃত হয়। সংক্ষিপ্ত-তরঙ্গদৈর্ঘ্যের আলো উপাদানের সাথে আরও দৃঢ়ভাবে ইন্টারঅ্যাক্ট করে, আরও সুনির্দিষ্ট উত্তোলন-অফ প্রক্রিয়া সক্ষম করে। উপরন্তু, উত্তোলন বন্ধ করার প্রক্রিয়ার সময় অতিবেগুনী রশ্মির দ্বারা উত্পন্ন তাপ- অপেক্ষাকৃত কম, তাপীয় ক্ষতির ঝুঁকি হ্রাস করে।
Uniqarta একটি বড়-স্কেলের সমান্তরাল লেজার এক্সফোলিয়েশন পদ্ধতির প্রস্তাব করেছে, যেমনটি চিত্র 4-এ দেখানো হয়েছে। একটি একক-পালস লেজারের ভিত্তিতে একটি X-Y লেজার স্ক্যানার যোগ করার মাধ্যমে, একটি একক লেজার রশ্মি একাধিক বিমে বিভক্ত হয়ে বড়-এক্সফোলিয়েশন সক্ষম করে। এই স্কিমটি উল্লেখযোগ্যভাবে একক রানে এক্সফোলিয়েট করা চিপগুলির সংখ্যা বৃদ্ধি করে, 100 M/h এর এক্সফোলিয়েশন রেট, ±34 μm স্থানান্তর নির্ভুলতা এবং ভাল ত্রুটি সনাক্তকরণ ক্ষমতা অর্জন করে, যা বিভিন্ন বর্তমান আকার এবং উপকরণ স্থানান্তরের জন্য উপযুক্ত।
03
লেজার ট্রান্সফার প্রযুক্তি
লেজার ম্যাসিভ ট্রান্সফারের দ্বিতীয় ধাপ হল লেজার ট্রান্সফার, যা অস্থায়ী সাবস্ট্রেট থেকে ব্যাকপ্লেনে ডিলামিনেটেড চিপ স্থানান্তর করে। কোহেরেন্টের প্রস্তাবিত লেজার-ইনডিউসড ফরোয়ার্ড ট্রান্সফার (LIFT) প্রযুক্তি হল এমন একটি কৌশল যা ব্যবহারকারীর-সংজ্ঞায়িত প্যাটার্নে বিভিন্ন কার্যকরী উপকরণ এবং কাঠামো স্থাপন করতে পারে, ছোট বৈশিষ্ট্যের আকার সহ কাঠামো বা ডিভাইসের বড় আকারের-স্থাপন সক্ষম করে৷ বর্তমানে, LIFT প্রযুক্তি সফলভাবে বিভিন্ন ইলেকট্রনিক উপাদানের স্থানান্তর অর্জন করেছে, যার আকার 0.1 থেকে 6mm2 এর বেশি। চিত্র 5 একটি সাধারণ LIFT প্রক্রিয়া দেখায়। LIFT প্রক্রিয়ায়, লেজারটি স্বচ্ছ স্তরের মধ্য দিয়ে যায় এবং গতিশীল রিলিজ স্তর দ্বারা শোষিত হয়। লেজার অ্যাবলেশন বা বাষ্পীকরণের মাধ্যমে, গতিশীল রিলিজ স্তর দ্বারা উত্পন্ন উচ্চ চাপ দ্রুত বৃদ্ধি পায়, যার ফলে স্ট্যাম্প থেকে চিপটি গ্রহণকারী স্তরে স্থানান্তরিত হয়।
উন্নতির পর, Uniqarta একটি ব্লিস্টার-ভিত্তিক লেজার-প্রেরিত ফরোয়ার্ড ট্রান্সফার প্রযুক্তি (BB-LIFT) তৈরি করেছে। চিত্র 6-এ যেমন দেখানো হয়েছে, পার্থক্যটি এই যে লেজার বিকিরণের সময়, ডিআরএল-এর শুধুমাত্র একটি ছোট অংশ প্রভাব শক্তি প্রদানের জন্য গ্যাস উৎপন্ন করার জন্য হ্রাস করা হয়। ডিআরএল একটি প্রসারিত ফোস্কা তৈরি করে ভিতরে শক ওয়েভকে এনক্যাপসুলেট করতে পারে, চিপটিকে আরও মৃদুভাবে গ্রহনকারী সাবস্ট্রেটের দিকে ঠেলে দিতে পারে, যা স্থানান্তর নির্ভুলতা উন্নত করতে পারে এবং ক্ষতি কমাতে পারে।
স্ট্যাম্পের অ-পুনঃব্যবহারযোগ্যতা হল BB-LIFT-এর প্রয়োগ সীমিত করার একটি গুরুত্বপূর্ণ বিষয়। খরচ-কার্যকারিতা উন্নত করার জন্য, গবেষকরা পুনর্ব্যবহারযোগ্য ছাঁচের নকশার উপর ভিত্তি করে একটি পুনঃব্যবহারযোগ্য BB-LIFT কৌশল তৈরি করেছেন, যেমনটি চিত্র 7-এ দেখানো হয়েছে। স্ট্যাম্পটিতে একটি ধাতব স্তর সহ একটি মাইক্রোক্যাভিটি রয়েছে, গহ্বরের দেয়াল এবং একটি মাইক্রোস্ট্রাকচারযুক্ত ইলাস্টিক আঠালো ছাঁচ রয়েছে যা মাইক্রোক্যাপস্যুলেট এবং বোকে এনক্যাপসুলেট করতে ব্যবহৃত হয়। একটি 808 এনএম লেজার দ্বারা আলোকসজ্জার অধীনে, ধাতব স্তর লেজারকে শোষণ করে এবং তাপ উৎপন্ন করে, যার ফলে গহ্বরের ভিতরের বাতাস দ্রুত প্রসারিত হয়, স্ট্যাম্পটিকে বিকৃত করে এবং এর আনুগত্যকে ব্যাপকভাবে হ্রাস করে। এই মুহুর্তে, বুদবুদ গঠনের দ্বারা উত্পন্ন প্রভাব স্ট্যাম্প থেকে চিপের বিচ্ছিন্নতাকে সহজতর করে।
বৃহৎ-স্কেল ট্রান্সফারে, নির্ভরযোগ্য অধিগ্রহণ নিশ্চিত করতে পিক আপের সময় শক্তিশালী আনুগত্যের প্রয়োজন হয়-, যেখানে স্থানান্তর অর্জনের জন্য স্থাপনের সময় আনুগত্য যতটা সম্ভব কম হওয়া প্রয়োজন। অতএব, মূল প্রযুক্তিটি আনুগত্য সুইচিং অনুপাতের উন্নতিতে নিহিত রয়েছে। গবেষকরা আঠালো স্তরে প্রসারণযোগ্য মাইক্রোস্ফিয়ারগুলি এম্বেড করেছেন এবং বাহ্যিক তাপীয় উদ্দীপনা তৈরি করতে একটি লেজার হিটিং সিস্টেম ব্যবহার করেছেন। পিক-প্রক্রিয়া চলাকালীন, ছোট-আকারের এমবেডেড প্রসারণযোগ্য মাইক্রোস্ফিয়ারগুলি আঠালো স্তরের পৃষ্ঠের সমতলতা নিশ্চিত করে, যখন আঠালো স্তরের শক্তিশালী আনুগত্যের উপর প্রভাবকে উপেক্ষা করা যেতে পারে। স্থানান্তর প্রক্রিয়া চলাকালীন, লেজার হিটিং সিস্টেমের দ্বারা উত্পন্ন 90 ডিগ্রি 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 মাইক্রো{10}উত্থান কাঠামো তৈরি হয়, যা উল্লেখযোগ্যভাবে পৃষ্ঠের আনুগত্য হ্রাস করে এবং রিলিজ করা যায়।
বৃহৎ-স্কেল স্থানান্তর অর্জনের জন্য, গবেষকরা দেখেছেন যে স্থানান্তরটি TRT এবং কার্যকরী ডিভাইসের মধ্যে আনুগত্যের তারতম্যের উপর নির্ভর করে এবং তাপমাত্রার পরামিতি দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয়, যেমন চিত্র 9-এ দেখানো হয়েছে। তাপমাত্রা যখন সমালোচনামূলক তাপমাত্রা Tr-এর নিচে থাকে, তখন TRT/কার্যকরী ডিভাইসের শক্তি রিলিজ রেট ক্র্যাক সোর্স প্রোগেট ডিভাইসের ক্র্যাক এনার্জি রিলিজ রেটকে ছাড়িয়ে যায়। TRT/ফাংশনাল ডিভাইস ইন্টারফেস, যার ফলে কার্যকরী ডিভাইস বাছাই করা হয়। স্থানান্তর প্রক্রিয়া চলাকালীন, লেজার হিটিং ক্রিটিক্যাল টেম্পারেচার Tr-এর উপরে তাপমাত্রা বাড়ায়, TRT/ফাংশনাল ডিভাইসের এনার্জি রিলিজ রেটকে কার্যকরী ডিভাইস/টার্গেট সাবস্ট্রেটের ক্রিটিক্যাল এনার্জি রিলিজ রেট থেকে কম করে, যার ফলে কার্যকরী ডিভাইসটিকে টার্গেট সাবস্ট্রেটে সফলভাবে স্থানান্তর করা হয়।
