Aplikasi Mikroskop dalam LED Industri Baru Muncul Strategik
1. Aplikasi khusus mikroskop optik Leica dan mikroskop elektron pengimbasan dalam bahan substrat hulu LED (bahan nilam):
1. Pengenalan bahan substrat nilam
Kerana nilam mempunyai penebat yang baik, kehilangan dielektrik yang rendah, rintangan suhu tinggi dan rintangan kakisan. Kekonduksian terma yang baik, cukup tinggi dalam kekuatan mekanikal. Dan boleh diproses menjadi permukaan rata. Jalur penghantaran cahaya adalah lebar. Oleh itu, ia digunakan secara meluas dalam banyak bidang industri, pertahanan negara dan penyelidikan saintifik. Pada masa yang sama, ia juga merupakan bahan substrat yang baik untuk diod pemancar cahaya dengan pelbagai kegunaan. Diod pemancar cahaya yang terhasil ialah bahan substrat peranti pemancar cahaya semikonduktor yang paling menjanjikan untuk substrat substrat nilam dalam keluarga diod pemancar cahaya kecerahan tinggi sumber cahaya pendarfluor generasi akan datang. Pada masa ini, diod pemancar cahaya kecerahan tinggi ini telah digunakan secara meluas dalam pengiklanan, lampu isyarat, lampu instrumen; dan lampu operasi dan medan lain. Dengan peningkatan penggunaan diod pemancar cahaya kecerahan tinggi.
Nilam (Sapphire) ialah kristal tunggal alumina, juga dikenali sebagai korundum. Kristal nilam mempunyai sifat optik yang sangat baik, sifat mekanikal dan kestabilan kimia, kekuatan tinggi, kekerasan tinggi, dan rintangan hakisan, dan boleh bekerja di bawah keadaan yang keras hampir 2000 darjah. Menurut penyelidikan, terdapat hanya empat jenis bahan substrat yang boleh digunakan pada LED pada masa ini (lihat Jadual 1 di bawah). Sebagai kristal teknikal yang penting, nilam telah membentuk aplikasi yang agak bergaya dan matang dalam industri LED.
2. Permohonan
Birefringence abnormal kristal nilam boleh dikenal pasti menggunakan mikroskop polarisasi Leica. Dalam keadaan tertentu, dengan bantuan kanta konoskopik, interferogram kristal boleh diperhatikan untuk menentukan aksial kristal, yang digunakan untuk memerhati sama ada arah setiap wafer adalah seragam, untuk menilai sama ada substrat adalah baik atau buruk.
2. Aplikasi mikroskop Leica dan mikroskop elektron pengimbasan dalam penghasilan wafer epitaxial LED dan proses penyediaan cip LED
1. Pengenalan Wafer Epitaxial LED
Prinsip asas pertumbuhan wafer epitaxial LED ialah: pada substrat (terutamanya nilam, SiC, Si) yang dipanaskan pada suhu yang sesuai, bahan gas InGaAlP diangkut ke permukaan substrat dengan cara terkawal, dan filem kristal tunggal tertentu ditanam. . . Pada masa ini, teknologi pertumbuhan wafer epitaxial LED terutamanya menggunakan kaedah pemendapan wap kimia organik logam (MOCVD)
2. pengenalan cip LED
Cip LED, juga dikenali sebagai cip pemancar cahaya LED, adalah komponen teras lampu LED, yang merujuk kepada persimpangan PN. Fungsi utamanya adalah untuk menukar tenaga elektrik kepada tenaga cahaya, dan bahan utama cip adalah silikon monohabluran. Wafer semikonduktor terdiri daripada dua bahagian, dan satu bahagian ialah semikonduktor jenis P, dan lubang menduduki kedudukan utama di dalamnya, dan hujung yang satu lagi ialah semikonduktor jenis N, dan di sini terutamanya adalah elektron. Tetapi masa kedua-dua jenis semikonduktor ini berpasangan, di antara mereka, hanya membentuk persimpangan PN. Apabila arus elektrik bertindak pada cip ini mengikut masa wayar, elektron akan ditolak ke daerah P, dan di daerah P, elektron adalah dengan penggabungan semula lubang, kemudian akan menghantar tenaga dengan bentuk foton, prinsip pendaran LED yang Di sini adalah. Dan panjang gelombang cahaya iaitu warna cahaya, ditentukan oleh bahan yang membentuk simpang PN.
3. Permohonan:
a) Menggunakan mikroskop elektron pengimbasan untuk mengesan maklumat morfologi kakisan kehelan satah kristal selepas pertumbuhan wafer epitaxial;
Makna yang diberikan oleh morfologi kakisan kehelan satah kristal: kakisan kehelan setiap sampel mempunyai bentuk yang berbeza dan ditentukan oleh kumpulan titik kristal dan struktur kristal. Peranan etchant kimia adalah untuk memusnahkan ikatan interaksi antara molekul dan atom di dalam kristal. Yang mempunyai ikatan yang lebih kecil dimusnahkan terlebih dahulu, dengan itu membentuk bintik-bintik kakisan bentuk tertentu. Oleh itu, pengimejan yang baik dan persembahan sempurna bagi butiran bintik kakisan dapat mencerminkan sepenuhnya kualiti pertumbuhan kristal.
Meningkatkan kualiti kekisi epitaxial dan mengurangkan kecacatan bahan adalah prasyarat untuk menghasilkan peranti LED berprestasi tinggi dan kebolehpercayaan tinggi, jika tidak, sukar untuk menebusnya dengan cara lain. Pengaruh kualiti kristal bahan epitaxial LED pada kebolehpercayaan peranti dijelaskan. Melalui kawalan kualiti bahan epitaxial, ia dijangka dapat mengurangkan ketumpatan kecacatan bahan, meningkatkan kualiti kristal lapisan epitaxial dan meningkatkan kebolehpercayaan peranti LED dengan berkesan.
b) Pemeriksaan cip sebelum pembungkusan: Periksa permukaan bahan dengan mikroskop optik untuk menentukan sama ada terdapat kerosakan mekanikal dan pitting, sama ada saiz cip dan saiz elektrod memenuhi keperluan proses, dan sama ada corak elektrod lengkap.
c) Ketebalan pengoksidaan cip LED: teknik pengesanan termasuk perbandingan warna, pengiraan tepi, gangguan, ellipsometer, meter amplitud jarum berukir dan mikroskop elektron pengimbasan;
d) Pengukuran kedalaman simpang wafer cip: pengesanan ketebalan kedalaman simpang PN wafer cip LED oleh mikroskop elektron pengimbasan
e) Aplikasi mikroskop elektron pengimbasan dalam penyelidikan teknologi kekasaran permukaan dalam proses etsa cip LED: teknologi kekasaran permukaan menyelesaikan masalah jumlah pantulan cahaya dengan sudut kejadian lebih besar daripada sudut genting kerana indeks biasan semikonduktor bahan (purata 3.5) lebih besar daripada udara. Kerugian yang disebabkan oleh jalan keluar. Pembebasan cahaya pada permukaan kasar adalah sangat rawak, dan sejumlah besar eksperimen diperlukan untuk mengkaji pengaruh kekasaran dan skala kekasaran pada kadar pelepasan cahaya. Apabila cahaya memasuki udara dengan indeks biasan rendah dari GaP, bahan lapisan tingkap LED dengan indeks biasan yang tinggi, jumlah pantulan akan berlaku, dan sejumlah besar cahaya keluar akan hilang. Kaedah kekasaran permukaan boleh menyekat pantulan total dan meningkatkan kecekapan pengekstrakan cahaya. Mikroskop elektron pengimbasan boleh memerhati secara langsung struktur permukaan sampel selepas kekasaran permukaan, dan membandingkan kekasaran permukaan sebelum dan selepas kekasaran. Mikroskop elektron pengimbasan mempunyai medan kedalaman yang besar, dan imejnya penuh dengan tiga dimensi. Ia boleh memerhatikan struktur pulau tiga dimensi pada permukaan yang kasar.
