近日，英国斯特拉思克莱德大学（University of Strathclyde）的研究者宣布开发了一项Micro LED新型转移工艺：连续滚轮转印技术，可在一次转印中精准地转移超75000颗Micro LED，并针对转移的数量和良率开发了自动计量系统。

研究人员表示，这项工艺可以实现Micro LED的巨量集成，可在一次转印中转移一个320x240像素阵列，相当于75000颗以上的Micro LED，相对位置精度达亚微米级，而且能够保持像素阵列的几何结构，像素空间定位误差与设计布局的偏差控制1μm以内。

另外，研究者还采用了基于简单光学显微镜的自动亚微米级精准计量系统，用于评估如此大规模数量的器件，同时还可以评估良率。

除了Micro LED巨量转移，该工艺还可用于其他类型的设备，包括硅和印刷电子设备，如柔性和可穿戴电子设备、智能包装和射频识别标签；同时，该工艺在光伏设备制造、药物输送系统、生物传感器和组织工程等生物医学应用中也具有应用潜力。

大规模设备传输

当今的半导体器件通常使用生长技术在晶圆上制造，该技术将精细的多层半导体薄膜沉积到半导体基板上。这些薄膜结构和适合这种沉积的基板类型之间的兼容性问题限制了器件的使用方式。

玛格丽蒂说：“我们希望改善大量半导体器件从一个衬底到另一个衬底的转移，以提高显示器和片上光子学等应用中使用的电子系统的性能和规模，其目的是将各种材料结合起来，以非常小的规模操纵光。要用于大规模制造，使用能够高效、准确、误差最小地传输这些设备的方法至关重要。”

新方法从一系列松散地附着在生长衬底上的微小器件开始。然后，将含有微粘性有机硅聚合物膜的圆柱体的表面卷绕在悬挂的器件阵列上，使有机硅和半导体之间的粘合力将器件从其生长衬底上分离，并将它们排列在圆柱体鼓上。由于打印过程是连续的，它可以用于同时打印许多设备，这使得它在大规模生产中非常高效。

高精度打印

玛格丽蒂解释道：“通过仔细选择硅树脂和接收基板表面的特性以及滚动过程的速度和机制，这些器件可以成功地滚动并释放到接收基板上，同时保持它们在原始基板上的空间排列形式。我们还开发了一种定制的分析方法，可以扫描打印样本中的缺陷，并在几分钟内提供打印产量和定位精度。”

研究人员用硅基氮化镓半导体结构测试了这种新方法。氮化镓是用于Micro-LED显示器的主要半导体技术，使用硅衬底有助于将器件制备为可以被辊拾取的悬浮结构。他们能够在76000多个单独元件的阵列中传输99%以上的器件，空间精度低于1微米，且没有显著的旋转误差。

接下来，研究人员正在努力进一步提高打印过程的准确性，同时扩大可同时转移的设备数量。他们还计划测试该方法将不同类型的设备组合到同一接收平台上的能力，并确定它是否可以用于打印到接收平台的特定位置。

还可应用于制造光伏电池和生物医学应用

Micro-LED显示技术因其能够在低功耗的情况下以高速度、高分辨率实现高精度的显色而备受关注。这些显示器可以应用于多种格式，包括智能手机屏幕、虚拟和增强现实设备以及几米宽的大型显示器。特别是对于更大的Micro-LED显示器来说，将数百万个微小的LED（有时比一粒细沙还小）集成到电子控制背板上的挑战是巨大的。

英国斯特拉斯克莱德大学研究团队负责人埃莱尼·玛格丽蒂表示：“将微米级半导体器件从原生基板转移到各种接收平台是学术研究团体和行业在国际上共同应对的一项挑战。我们的基于滚筒的印刷工艺提供了一种以可扩展的方式实现这一目标的方法，同时满足该应用所需的精确度要求。”

研究人员在《光学材料快报》杂志上报告称，他们的新型滚筒技术可以与设计的器件布局相匹配，精度小于1微米。该装置价格低廉且简单，足以在资源有限的地方建造。

开发新印刷工艺的Margariti表示：“这种印刷工艺还可用于其他类型的设备，包括硅和印刷电子产品，例如用于柔性和可穿戴电子产品的晶体管、传感器和天线、智能包装和射频识别标签。它也可用于制造光伏电池和生物医学应用，例如药物输送系统、生物传感器和组织工程。”

文章来源： LEDinside，科学头条