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龚政:基于胶带辅助激光转移的Micro-LED组装技术、显示器件及装备
各位专家，各位同仁，下午好！今天很高兴有这个机会和大家分享我院在Micro-LED组装方面的进展。借这个机会也感谢主办方，使得我们有很好的机会和在座的各位同仁交流学习。
今天的报告主要讲的是基于胶带辅助的激光转移技术，后面介绍一下GaN红光Micro-LED最新的工作。
Micro-LED概况大家都非常熟悉了，它的优点我也不详细介绍了，Micro-LED在亮度、功耗和响应度都有大优势。因此，Micro-LED有非常广泛的应用场景，特别是通过尺寸微缩，Micro-LED逐渐从室外显示向室内显示，从专显向商显逐步拓展。
这个页面把近20年Micro-LED的进展，大家可以看到有这样的趋势，随着技术的不断进步，Micro-LED的分辨率逐年不断得到提高，并且它的颜色逐渐从单色向多色趋势发展。特别得益于大家的努力下Micro-LED取得的长足进步，特别是分辨率和前采的器件都已经发展出来了。
这个页面把Micro-LED涉及到的产业链简单的罗列出来了，可以看出来Micro-LED涉及的产业链非常长，从外延到芯片。产业链比较长，因此涉及到的技术问题比较多，目前产业界和学术界关注的是巨量转移，这也是今天大家关注的焦点问题之一。
经过多年努力，目前产业界和学术界形成了创新办法，我们这里把它简单的罗列一下，刚才盛教授也提到一些，主要是包括激光转移，流体组装、静电组装，还有目前流行的印章的技术。客观的讲，这些技术在一定的范围取得了成功，我们从四个方面分析它的话，从转移的速度，转移的精度，特别是成本，我们要将这些因素考虑进去的话，实事求是的讲这些技术都有它的优点和缺点。
正因为如此，我们在发展过程中也有自己的组装技术，目前产业用得比较多的技术就是印章方法。它的缺点是良率不够高，抓取速度和粘附力需精确调控。第二是芯片抓取的时候，电极朝Stamp，不适合flip chip bonding，须再次转移至临时衬底。第三是转移精度不够，芯片位置偏差是正负2微米。
正因为如此我们也在发展自己的组装技术，这就是所谓的胶带辅助激光技术，它的优点是良率高，胶带粘附力远超过PDMS，商业的胶带跟PDMS相比，它的成本很低，转移的精度可以做得很好，这对于高分辨率Micro-LED的集成有它的优势。第二是适合Flip Chip Bonding。第三是大面积高转移精度，芯片位置偏差正负0.5微米。通过这种方法可以实现相对比较大面积的转移。这展示的是我们实现2英寸的晶圆级的转印，无论在转印前还是后，还是在两次胶带转印过程中我们都能保证相对的良率，从转移中Micro的表现来看没有明显的降级，表明我们这个方法还是比较可靠的。我们进一步的利用概念可以实现显色性的转移，这是通过什么方式实现的呢？我们引入了Mask，我们通过这个Mask把不需要的激光挡住，可以形成显色性的转移，通过这个可以调整像素的转移。
对于转移胶带的选择，还有激光剥离的条件要做优化。左边的图对比了热胶带和PDMS转移的结果，特别是从转移的精度和良率上有差别的。中间的图对应的是热胶带转移的，它的良率非常高，但是热胶带有一个不好的点就是加热过程中它会产生膨胀，这样会造成芯片的偏移，所以它不适合高精度Micro-LED的转移和集成。这是PDMS，主要是粘性的调度是非常微妙的事情，我认为可靠性方面有一些问题。徐总有一些比较强的技术，但是我们在这方面有一些差距。右边是激光剥离的条件，激光玻璃温度过高的话会造成芯片损伤。另外激光剥离工艺不够就剥不下来，所以这些条件还是需要进行优化的。这一页展示的是我们利用这个技术可以把Micro-LED转移到不同的衬底，包括玻璃、塑料等各种衬底，证明这种技术有望实现柔性的显示。
光转移还不行，我们要想怎么把Micro-LED最终集成到基板上，我们发展了自己基于低熔点焊料的无凸点的稳定技术，传统的尺寸比较大比较厚的芯片来讲，通常采用凸点的技术，再结合倒装焊实现芯片的集成。对于Micro-LED芯片来讲它的厚度只有3-5微米，我们在初期研究如果采用凸点会发现它Bonding力会导致芯片的断裂，后来直接采用平坦的低熔点的焊料可以解决这个问题，我们通过仿真也印证了我们的猜想。Bonding的条件，绑定的力还有温度都是关键，我们在这些方面做了大量的优化。比如说我们Bonding温度不高的话低熔点会熔掉变成电极，会容易造成断路的现象。右边的图大家可以对比一下，参数没有优化，芯片降点还是非常低的，我们通过优化之后Bonding了温度和力的大小，还有时间，我们获得高良率的集成。我们把Bonding前Micro-LED转移到玻璃基板上，再建模集成到电路上去，可以看到目前实现得比较高良率的集成，确实也存在一些像素缺失的现象，我们正在进一步的优化。
我们可以进一步的把Micro-LED集成到柔性上去，我们还引入了弯折的电极，普通情况下我们对这种材料进行弯折的话它会裂掉。右下的图可以看弯折了几百次还是保持不变，证明了我们的可行性。我们胶带辅助技术自行的搭建了一个设备，目前也验证了我们这种思想的可行性，设备的可重复性和稳定性有待改进，这是基于实验室的技术，我们的资金也有限，我们也看到了这个方法的一个潜力。这是我们通过这个设备转移的样例，目前能够实现不同颜色的Micro-LED的集成，从转移的效果来看，应该说还是不错的。我们也可以实现三色的集成，目前这是处于一个非常早期的工作，特别是宏观目前我们存在的相对问题比较多一些。另外我们也接入转移技术做了简单透明显示的一个验证，我们把Micro-LED转移到玻璃基板上，通过透明的电极去看像素这样就形成了透明显示。
这里有一个视频，大家可以看一下。从这个视频大家可以看到透明的效果还是不错的，这主要是应用到接入Micro-LED扫描的一个系统。
后面介绍一下我们在GaN红光Micro-LED最新的结构。为什么做这个事情呢，主要从四个方面介绍一下，红光AIGaAsP/ GaAs，蓝绿GaN涉及到不同材料体系的异构集成，巨量组装难度更高。第二是宏观AIGaAsP Micro-LED效率较蓝绿光LED低很多，且尺寸效应明显，可与刻蚀条件敏感。第三是GaAS材料体系很脆，第四是带隙与GaN不同，驱动条件不同。这是我们七八年前的时候当时应用技术实现宏观，但是波长是不够的。
近期我们进一步的发展外延技术，在外延方面做了一些创新，现在能够把发光波长拓展到640纳米左右，这个结构前两天才完成的，我们制备红光的LED，效果看来不错，量子效率目前还没有进一步的进展。大家可以简单的看一下。我们目前能够实现集成100×100Micro-LED红光的点亮，发光来看波长是满足我们设计的效果，半峰宽目前非常宽，达到40纳米，表明晶体质量有待进一步的提高。
总结。第一是发展基于胶带辅助激光转移技术，我们能够实现大面积的一次性转移，并且保证相对比较高的良率。第二是结合我们自己转移的技术，我们能够发展平面显示、柔性显示，甚至包括透明显示。第三是介绍我们在红光Micro-LED方面最新的进展。
谢谢各位！