一种在晶圆尺度上快速对准微发光二极管的方法

微发光二极管（μLED）可以有许多有价值的技术应用。例如，它们可用于为智能手机、平板电脑和虚拟现实显示器创建高效显示器，从而提高其图像质量和分辨率。

然而，制造基于μLED的显示器远非易事，因为它需要以晶圆规模有效对准和集成数百万个微型LED器件。由于这些挑战，这些显示器仍处于开发的早期阶段。

三星高级技术研究院（SAIT）、忠北国立大学和崇实大学的研究人员最近设计了FAST，这是一种可靠、快速地将μLED对准芯片的策略。这一策略在Nature Electronics上发表的一篇论文中概述，有可能实现大规模制造用于电子设备的新型基于μLED的显示器。

“我们一直致力于开发用于高分辨率显示器的μLED，这些显示器正在成为下一代显示器，”SAIT研究员，该研究的通讯作者之一KyungWook Hwang表示。“由于各种技术问题，包括创建可以将μLED传输到显示器基板上的转移技术，这些显示器的开发甚至商业化都存在困难。

Hwang及其同事最近工作的主要目标是设计一种传质策略，使他们能够比现有方法更快，更可靠地将LED移动到晶圆上。他们提出的策略依赖于芯片和中介层（即在插座或连接之间布线的中间电气接口）之间的范德华力的控制。

微LED在对准杆扫描后的完美面部对齐结果

“我们对传输技术本身没有先验知识，也没有microLED芯片可以练习，但我认为这在寻找差异化的新想法'FAST'方面发挥了重要作用，”Hwang说。“我们的FAST技术简单，因此需要更短的传输时间，也可用于制作大面积显示器，被认为适用于各种应用。这些功能也将有助于加速技术的广泛采用。

研究人员提出的策略FAST需要对μLED芯片的上表面和下表面进行工程设计，以获得不同的范德华力。这些力允许芯片通过流体和干燥过程选择性地粘合到基板上。

“我认为我们研究中最显着的成就是无偏见地接受了一种新的现象，其中电极在基板的向上方向上对齐，”Hwang说。“大多数研究微芯片流体排列的小组判断，芯片电极在基板底部对齐是正确的结果。但我们已经克服了对以前研究结果的偏见。如果我们没有挑战传统智慧，我们就无法得出新的结论。

使用FAST，Hwang和他的同事能够在259次试验中以200%的精度和100.99%的转移良率不可逆地对齐992，40个μLED芯片。此外，通过将加载μLED的中介层粘合到基于低温多晶硅薄膜晶体管的背板上，他们创建了一系列基于μLED的无源和有源矩阵显示器。

该研究团队设计的战略是基于μLED的高性能显示器大规模制造和商业化的重要一步。将来，它可用于制造不同器件的显示器，也可能激发其他可靠的μLED集成方法的开发。

“我们现在计划通过我们的'FAST'方法为硅和更多的III-V族设备创造新的机会，”Hwang补充道。“我们的方法可以加速下一代μLED的开发，并可用于所有器件的大面积传输，包括III-V和2D材料。