Il-ħolqien ta' 270 nm-matriċi ultravjola profonda ta' tul ta' mewġ-C (UVC) ta' mikro-LEDs għal fotolitografija ta' prossimità mingħajr maskra hija rrappurtata minn riċerkaturi Ċiniżi [Feng Feng et al, photonics tan-natura, ippubblikat online fil-15 ta' Ottubru 2024].
"Il-matriċi UVC mikro-LED huma dejjem aktar apprezzati fil-fotolitografija u l-fotokimika bħala għodda għall-ġenerazzjoni ta 'mudelli ta' immaġni arbitrarji u t-trasferiment tagħhom fuq materjali dawl-sensittivi bħal photoresists, u jeliminaw il-ħtieġa għal fotomasks li jiswew ħafna flus," jirrimarka t-tim minn Suzhou Institute of Nanotech u Nano-Università tax-Xjenza u Teknoloġija tan-Nofsinhar u Università tax-Xjenza u Teknoloġija ta' Hong Kong.
B'kuntrast mal-lampi tal-fwar tal-merkurju, l-LEDs UVC storikament ġew żviluppati primarjament għal applikazzjonijiet ta 'sterilizzazzjoni virali minħabba l-effiċjenza għolja tagħhom, ħajja twila, u l-ebda effett ambjentali.
Sistema flip-chip UVC mikro-LED tidher fil-Figura 1. b. Il-forma tal-firxa ta 'mikro-LED UVC ta' 6μmx6μm kif tidher mill-mikroskopija elettronika tal-iskannjar, b'firxa ta 'stand-waħedha ta' 5μmx5μm inkluża bħala daħla. c. Mikrografija ta' apparati waħedhom bl-użu ta' elettroluminixxenza (EL).
L-UVC LED arrays inħolqu mir-riċerkaturi bl-użu ta 'wejfers epitassjali kummerċjali ta' nitrur tal-gallju tal-aluminju (AlGaN) ta '2-pulzieri (Figura 1). "Dan l-effett bowing evidenti joħloq ostaklu kbir fil-kisba ta 'format kbir -UVC mikro-wirjiet LED, peress li tikkawża lakuni sostanzjali ta' allinjament matul proċessi ta 'fabbrikazzjoni bħal disinji ta' elettrodi, inċiżjoni ta 'toqob, u twaħħil flip-chip," jinnota t-tim, li jirreferi għad-diffikultajiet ikkawżati mill-wejfers 'aktar minn bowing.100μm.
L-effetti tat-tensjoni miġjuba mill-kannizzata notevoli u n-nuqqas ta 'espansjoni termali bejn is-sottostrat taż-żaffir u s-saffi ta' AlGaN huma marbuta ma 'dan il-liwi.
Billi użaw porzjonijiet ta 'wejfer ċkejkna li ġew singulati permezz ta' dicing bil-lejżer, ir-riċerkaturi setgħu jnaqqsu l-influwenza tal-liwi u jiksbu preċiżjoni aċċettabbli fil-mudelli ta 'firxa sa wisgħat ta' mesa ta '3μm.
Nikil/deheb ultrarqiq, li huwa kważi trasparenti fir-reġjun tal-wavelength tal-UVC, għamel l-ogħla p-kuntatt.
Taħt preġudizzju invers, l-apparat li jirriżulta wera kurrenti ta 'tnixxija baxxi ħafna, taħt il-limitu ta' skoperta ta '100fA tat-tagħmir tal-kejl. It-tim jinnota li dan huwa minħabba d-depożizzjoni tas-saff atomiku (ALD)-passivazzjoni tal-ħajt tal-ġenb imkabbra u t-tnaqqis tal-ħsara tal-ħajt tal-ġenb miġjuba mit-trattament ta 'tetramethylammonium hydroxide (TMAH).
densità ta 'kurrent akbar għal preġudizzju partikolari intweriet li hija vantaġġuża għal apparati iżgħar, li twassal għal uniformità akbar tal-kurrent matul l-LED.
"Il-proporzjon imtejjeb tal-wiċċ-għall--volum u l-effett tal-iffullar tal-kurrent imnaqqas- jgħinu biex itejbu d-dissipazzjoni tas-sħana f'apparati iżgħar, u jnaqqsu d-degradazzjoni termali taħt injezzjoni ta 'kurrent għoli," jirrimarka t-tim.
Hekk kif il-preġudizzju 'l quddiem żdied minn 3.95V għal 4.2V, il-fattur ta' idealità tal-apparat naqas minn 3.9 għal 2.8. Ir-rikombinazzjoni mhux-radattiva li tirriżulta mill-kwalità subottimali tal-wejfers epitassjali kienet ikkreditata bl-idealità għolja.
Skont ir-riċerkaturi, il-ħitan tal-ġenb kienu sors kważi insinifikanti ta' ċentri ta' rikombinazzjoni mhux-radattiva minħabba t-trattamenti TMAH u passivazzjoni li użaw. Kien hemm xi indikazzjoni, madankollu, li "l-passivazzjoni u t-trattamenti TMAH jistgħu ma jkunux kompletament effettivi fit-trażżin ta 'rikombinazzjonijiet mhux-radattivi li joriġinaw minn difetti kkawżati minn ħsara fil-ġenb" fl-apparati iżgħar, sa 3μm.
Hekk kif id-daqs tal-apparat jiċkien minn 100μm għal 3μm, l-ogħla effiċjenza quantum esterna (Figura 2) timbotta lejn densitajiet ta 'kurrent akbar, li tmur minn 15A/cm2 għal 70A/cm2. L-EQEs kienu ordni ta 'kobor inqas minn dak li seta' jinkiseb b'LEDs passivati ħodor jew blu.
Il-Figura 2 turi l-ogħla proporzjon EQE u EQE droop għal kull daqs ta 'apparat (tikek) flimkien ma' linji ta 'tendenza relattivi għall-valur massimu.
"Id-droop EQE jonqos minn 67.5% għal 17.9% hekk kif id-daqs tal-apparat jonqos," isib it-tim, li juri li apparati iżgħar jipprovdu stabbiltà mtejba ta 'emissjoni tad-dawl f'densitajiet ogħla ta' kurrent minħabba d-dissipazzjoni tas-sħana superjuri tagħhom.
Uniformità ogħla tat-tixrid tal-kurrent -u effiċjenza mtejba tal-estrazzjoni tad-dawl (LEE) huma kkreditati mir-riċerkaturi għaż-żieda fl-EQE għal dijametri inqas minn 30 μm. "Apparati iżgħar jarmu dawl eqreb lejn il-ħitan tal-ġenb, li jirriżulta f'aktar rifrazzjoni tal-ħajt tal-ġenb u konsegwentement LEE ogħla," jgħidu r-riċerkaturi.
Il--wisa' sħiħ tal-apparati f'nofs massimu (FWHM) kien inqas minn 21 nm, u l-ogħla wavelength tagħhom kien ta' madwar 270 nm. F'kurrenti baxxi, il-quċċata tal-wavelength tal-apparat ta '3μm tbiddel b'2 nm, filwaqt li f'kurrenti ogħla (lil hinn minn 70A/cm2), ċċaqlaq aħmar b'1 nm.
Skont ix-xjentisti, din il-bidla hija r-riżultat tal--effetti tal-mili tal-banda u t-tiċkien tal-bandgap indott minn self-tisħin-li jikkompetu ma' xulxin. Ir-rotta mtejba tat-trasferiment tas-sħana, li tikkawża żieda aktar bil-mod fit-temperatura tal-junction, hija responsabbli għall-bidla spettrali ġenerali fid-densitajiet kollha tal-kurrent, li hija biss madwar 2 nm.
B'densità ta '43.6W/cm2, il-qawwa tal-ħruġ tad-dawl (LOP) tal-LEDs 100μm kienet 4.5mW f'35mA. Id-densità massima tal-LOP għall-LEDs 3μm kienet 396W/cm2. "Dan jista 'jkun dovut ukoll għall-effett ta' gwida tal-mewġ f'diversi saffi ta' AlGaN, fejn apparati akbar jesperjenzaw telf ta 'enerġija akbar minħabba mogħdija ottika itwal mill-bjar quantum multipli emissivi għall-arja." It-tim jinnota li apparati iżgħar, b'uniformità aħjar ta' tixrid tal-kurrent-u stabbiltà termali, jistgħu jsostnu densitajiet ogħla ta 'kurrent, u b'hekk jiksbu densitajiet akbar ta' qawwa ottika.
Temperaturi estremi tal-junction ikkawżati mill-operat fil-punt tal-qawwa massima jżidu t-tixjiħ u jikkawżaw deterjorament termali.
Id-densità LOP tal-apparat 3μm kienet 25.9W/cm2 f'100A/cm2. Dan għandu "potenzjal eċċellenti bħala sors tad-dawl fotolitografiku", skond ir-riċerkaturi.
Ibbażat fuq apparati ta '6μm f'pitch ta' 10μm, ir-riċerkaturi setgħu jespandu d-daqs ta 'matriċi LED UVC mill-pixels 16x16 li qabel kienu dokumentati fil-letteratura xjentifika għal 160x90 pixels (2540/pulzier). Għal estrazzjoni mtejba tad-dawl ta' wara-ġnub permezz tas-sottostrat irqaq taż-żaffir, l-arrays ġew miksija b'wiċċ ta' fuq ta' Al UVC-li jirrifletti ħafna.
Bi preġudizzju 'l quddiem ta' 12V u densità ta 'kurrent ta' 20A/cm2, il-firxa pproduċiet qawwa tal-ħruġ ottiku ta '16.6mW. F'8A/cm2, l-EQE laħaq il-quċċata ta '4.1%.
Skont ir-riċerkaturi, "Il-wiri tal-mikro-LED UVC jaqbeż il-kalibrazzjoni ta' 25mW/cm2 tal-lampa tal-merkurju 365nm użata fl-aligner tal-maskra Karl Suss MA-6 biex tissodisfa r-rekwiżiti tad-doża tal-espożizzjoni tal-fotoreżist billi toffri densità ta' qawwa ottika adegwata sa 1.1W/cm2 għal skrin sħiħ tad-dawl."
Biex tevalwa l-kapaċitajiet tal-fotolitografija, intużat firxa UVC ta '320x140 b'pixels ta' 9μm bi spazjar ta '12μm (Figura 3). Il-ħotob ta' l-indju ntużaw biex flip-ċippa twaħħal l-array fuq ċippa tas-sewwieq CMOS. L-i-linja sensittiva AZ MiR 703 f'setup ta' disinn ta' prossimità serva bħala fotoreżist tat-test. Wirjiet mikro-LED viżibbli, pereżempju, jistgħu jsiru bl-użu tal-approċċ tal-fotolitografija.
Figura 3: Il-fotolitografija tal-wiri tal-mikro-LED UVC tiżvela l-profil tal-wiċċ (lemin) u stampi fotolitografiċi mingħajr maskra (xellug) fuq wejfers miksijin fotoresist-. Għal ħames sekondi, l-espożizzjoni kienet f'80mA.
Għalkemm ir-riżoluzzjoni strutturali mhix tajba daqs dik miksuba b'espożizzjoni ta 'kuntatt, ir-riċerkaturi jirrimarkaw li fotolitografija mingħajr maskra tista' titjieb ħafna b'lenti simili u metodi ta 'fokus. Metodi ta 'fotolitografija mingħajr maskra bħal dawn jistgħu jiffrankaw lill-industrija tas-semikondutturi ammont sinifikanti ta' ħin u flus billi jneħħu r-rekwiżit għal maskri tal-kitba bil-lejżer-, speċjalment minħabba li wisa 'tal-linja idjaq sad-daqs tal-pixel taċ-ċirkwiti tal-wiri mikro- juru wegħda tremenda.
Billi jtejbu l-kwalità tal-wejfer epitassjali u jiksbu allinjament aktar preċiż, ir-riċerkaturi jridu jmorru fuq ir-restrizzjoni attwali ta '320x140 pixels u jiftħu l-bieb għal displejs UVC mikro-LED b'riżoluzzjoni ħafna ogħla -b'sa 8K pixels f'kull dimensjoni, li hija meħtieġa għal riżoluzzjonijiet HD u UHD.
https://www.benweilight.com/lighting-tube-bulb/led-solar-street-light-outdoor.html
