Penerapan Mikroskop dalam LED Industri Berkembang Strategis
1. Aplikasi spesifik mikroskop optik Leica dan mikroskop elektron pemindaian dalam bahan substrat hulu LED (bahan safir):
1. Pengenalan bahan substrat safir
Karena safir memiliki insulasi yang baik, kehilangan dielektrik yang rendah, tahan suhu tinggi, dan tahan korosi. Konduktivitas termal yang baik, kekuatan mekanik yang cukup tinggi. Dan bisa diolah menjadi permukaan yang rata. Pita transmisi cahaya lebar. Oleh karena itu, banyak digunakan di berbagai bidang industri, pertahanan nasional dan penelitian ilmiah. Pada saat yang sama, ini juga merupakan bahan substrat yang baik untuk dioda pemancar cahaya dengan berbagai kegunaan. Dioda pemancar cahaya yang dihasilkan adalah bahan substrat perangkat pemancar cahaya semikonduktor yang paling menjanjikan untuk substrat substrat safir dalam keluarga dioda pemancar cahaya kecerahan tinggi dari sumber cahaya fluoresen generasi berikutnya. Saat ini, dioda pemancar cahaya kecerahan tinggi ini telah banyak digunakan dalam periklanan, lampu lalu lintas, lampu instrumen; dan lampu operasi dan bidang lainnya. Dengan meningkatnya penerapan dioda pemancar cahaya kecerahan tinggi.
Safir (Sapphire) adalah kristal alumina tunggal, juga dikenal sebagai korundum. Kristal safir memiliki sifat optik yang sangat baik, sifat mekanik dan stabilitas kimia, kekuatan tinggi, kekerasan tinggi, dan ketahanan erosi, dan dapat bekerja di bawah kondisi yang keras mendekati 2000 derajat. Menurut penelitian, saat ini hanya ada empat jenis bahan substrat yang dapat diterapkan pada LED (lihat Tabel 1 di bawah). Sebagai kristal teknis yang penting, safir telah membentuk aplikasi yang relatif modis dan matang di industri LED.
2. Aplikasi
Birefringence kristal safir yang abnormal dapat diidentifikasi menggunakan mikroskop polarisasi Leica. Dalam keadaan tertentu, dengan bantuan lensa conoscopic, interferogram kristal dapat diamati untuk menentukan aksialitas kristal, yang digunakan untuk mengamati apakah arah setiap wafer seragam, untuk menilai apakah substratnya baik atau buruk.
2. Penerapan mikroskop Leica dan mikroskop elektron pemindaian dalam produksi wafer epitaxial LED dan proses persiapan chip LED
1. Pengenalan LED Epitaxial Wafer
Prinsip dasar pertumbuhan wafer epitaxial LED adalah: pada substrat (terutama safir, SiC, Si) yang dipanaskan hingga suhu yang sesuai, zat gas InGaAlP diangkut ke permukaan substrat secara terkendali, dan film kristal tunggal tertentu ditumbuhkan . . Saat ini, teknologi pertumbuhan wafer epitaxial LED terutama mengadopsi metode pengendapan uap kimia organik logam (MOCVD)
2. Pengenalan chip LED
Chip LED, juga dikenal sebagai chip pemancar cahaya LED, adalah komponen inti dari lampu LED, yang mengacu pada persimpangan PN. Fungsi utamanya adalah mengubah energi listrik menjadi energi cahaya, dan bahan utama chip adalah silikon monokristalin. Wafer semikonduktor terdiri dari dua bagian, dan satu bagian adalah semikonduktor tipe-P, dan lubang menempati posisi terdepan di dalamnya, dan ujung lainnya adalah semikonduktor tipe-N, dan di sini terutama adalah elektron. Tapi saat kedua jenis semikonduktor ini berpasangan, di antara mereka, hanya membentuk persimpangan PN. Ketika arus listrik bekerja pada chip ini dengan waktu kawat, elektron akan didorong ke distrik P, dan di distrik P, elektron dengan rekombinasi lubang, kemudian akan mengirimkan energi dalam bentuk foton, prinsip pendaran LED yang Ini dia. Dan panjang gelombang cahaya yaitu warna cahaya, ditentukan oleh material pembentuk PN junction.
3. Aplikasi:
a) Menggunakan mikroskop elektron pemindaian untuk mendeteksi informasi morfologi korosi dislokasi bidang kristal setelah pertumbuhan wafer epitaxial;
Makna yang diberikan oleh morfologi korosi dislokasi bidang kristal: korosi dislokasi setiap sampel memiliki bentuk yang berbeda dan ditentukan oleh kelompok titik kristal dan struktur kristal. Peran etsa kimia adalah untuk menghancurkan ikatan interaksi antara molekul dan atom di dalam kristal. Yang dengan ikatan yang lebih kecil dihancurkan terlebih dahulu, sehingga membentuk bintik-bintik korosi dengan bentuk tertentu. Oleh karena itu, pencitraan yang baik dan penyajian detail titik korosi yang sempurna dapat sepenuhnya mencerminkan kualitas pertumbuhan kristal.
Meningkatkan kualitas kisi epitaxial dan mengurangi cacat material adalah prasyarat untuk menghasilkan perangkat LED berperforma tinggi dan andal tinggi, jika tidak, sulit menebusnya dengan cara lain. Pengaruh kualitas kristal bahan epitaxial LED pada keandalan perangkat diklarifikasi. Melalui kontrol kualitas bahan epitaxial, diharapkan dapat mengurangi kerapatan cacat bahan, meningkatkan kualitas kristal lapisan epitaxial dan secara efektif meningkatkan keandalan perangkat LED.
b) Pemeriksaan chip sebelum pengemasan: Periksa permukaan bahan dengan mikroskop optik untuk menentukan apakah ada kerusakan mekanis dan lubang, apakah ukuran chip dan ukuran elektroda memenuhi persyaratan proses, dan apakah pola elektroda sudah lengkap.
c) Ketebalan oksidasi chip LED: teknik deteksi meliputi perbandingan warna, penghitungan tepi, interferensi, ellipsometer, meteran amplitudo jarum terukir dan pemindaian mikroskop elektron;
d) Pengukuran kedalaman persimpangan wafer chip: deteksi ketebalan kedalaman persimpangan PN wafer chip LED oleh mikroskop elektron pemindaian
e) Penerapan pemindaian mikroskop elektron dalam penelitian teknologi pengasaran permukaan dalam proses etsa chip LED: teknologi pengasaran permukaan memecahkan masalah pantulan total cahaya dengan sudut datang lebih besar dari sudut kritis karena indeks bias semikonduktor bahan (rata-rata 3,5) lebih besar dari udara. Kerugian yang disebabkan oleh jalan keluar. Emisi cahaya pada permukaan kasar sangat acak, dan sejumlah besar percobaan diperlukan untuk mempelajari pengaruh kekasaran dan skala kekasaran pada laju emisi cahaya. Ketika cahaya memasuki udara dengan indeks bias rendah dari GaP, material lapisan jendela LED dengan indeks bias tinggi, refleksi total akan terjadi, dan sejumlah besar cahaya keluar akan hilang. Metode pengasaran permukaan dapat menekan pantulan total dan meningkatkan efisiensi ekstraksi cahaya. Mikroskop elektron pemindaian dapat secara langsung mengamati struktur permukaan sampel setelah pengerasan permukaan, dan membandingkan kekasaran permukaan sebelum dan sesudah pengerasan. Mikroskop elektron pemindaian memiliki kedalaman bidang yang besar, dan gambarnya penuh dengan tiga dimensi. Itu dapat mengamati struktur pulau tiga dimensi pada permukaan yang kasar.
