کاربرد میکروسکوپ در ال ای دی صنایع نوظهور استراتژیک
1. کاربرد خاص میکروسکوپ نوری لایکا و میکروسکوپ الکترونی روبشی در مواد بستر بالادست LED (مواد یاقوت کبود):
1. معرفی مواد بستر یاقوت کبود
زیرا یاقوت کبود دارای عایق خوب، تلفات دی الکتریک کم، مقاومت در برابر دمای بالا و مقاومت در برابر خوردگی است. هدایت حرارتی خوب، از نظر مقاومت مکانیکی به اندازه کافی بالا. و می توان آن را به یک سطح صاف پردازش کرد. باند انتقال نور گسترده است. از این رو در بسیاری از زمینه های صنعتی، دفاع ملی و تحقیقات علمی کاربرد فراوانی دارد. در عین حال، یک ماده بستر خوب برای دیودهای ساطع کننده نور با طیف وسیعی از کاربردها نیز می باشد. دیود ساطع نور حاصل، امیدوارکنندهترین ماده زیرلایه دستگاه تابش نور نیمهرسانا برای بستر زیرلایه یاقوت کبود در خانواده دیودهای ساطع نور با روشنایی بالا منبع نور فلورسنت نسل بعدی است. در حال حاضر، این دیودهای ساطع نور با روشنایی بالا به طور گسترده ای در تبلیغات، چراغ های راهنمایی، چراغ های ابزار استفاده می شود. و چراغ های عملیاتی و سایر زمینه ها. با استفاده روزافزون از دیودهای ساطع نور با روشنایی بالا.
یاقوت کبود (Sapphire) تک بلوری از آلومینا است که به نام کوراندوم نیز شناخته می شود. کریستال یاقوت کبود دارای خواص نوری عالی، خواص مکانیکی و پایداری شیمیایی، استحکام بالا، سختی بالا و مقاومت در برابر فرسایش است و می تواند در شرایط سخت نزدیک به 2000 درجه کار کند. طبق تحقیقات، در حال حاضر تنها چهار نوع ماده زیرلایه ای وجود دارد که می توان روی LED ها اعمال کرد (جدول 1 را در زیر ببینید). یاقوت کبود به عنوان یک کریستال فنی مهم، یک کاربرد نسبتا شیک و بالغ در صنعت LED را تشکیل داده است.
2. کاربرد
انکسار غیرعادی کریستال های یاقوت کبود را می توان با استفاده از میکروسکوپ پلاریزه لایکا شناسایی کرد. تحت شرایط خاصی با کمک عدسی کونوسکوپی می توان تداخل گرافی کریستال را برای تعیین محوری کریستال مشاهده کرد که برای مشاهده یکنواختی جهت هر ویفر استفاده می شود تا قضاوت کنیم که آیا بستر یکنواخت است یا خیر. خوب یا بد.
2. کاربرد میکروسکوپ لایکا و میکروسکوپ الکترونی روبشی در تولید ویفرهای اپیتاکسیال ال ای دی و فرآیند تهیه تراشه های ال ای دی.
1. معرفی ویفر اپیتاکسیال LED
اصل اساسی رشد ویفر همپای LED این است: روی یک بستر (عمدتا یاقوت کبود، SiC، Si) که تا دمای مناسب گرم شده است، ماده گازی InGaAlP به صورت کنترل شده به سطح بستر منتقل می شود و یک فیلم تک کریستالی خاص رشد می کند. . . در حال حاضر، فناوری رشد ویفر همپای LED عمدتاً از روش رسوب بخار شیمیایی آلی فلزی (MOCVD) استفاده می کند.
2. معرفی تراشه LED
تراشه های LED که به عنوان تراشه های ساطع کننده نور LED نیز شناخته می شوند، اجزای اصلی چراغ های LED هستند که به اتصال PN اشاره دارد. وظیفه اصلی آن تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی نور است و ماده اصلی تراشه سیلیکون تک کریستالی است. ویفر نیمه هادی از دو قسمت تشکیل شده است و یک قسمت نیمه هادی نوع P است و سوراخ در آن جایگاه پیشرو دارد و سر دیگر نیمه هادی نوع N است و در اینجا عمدتاً الکترون است. اما زمانی که این دو نوع نیمه هادی با هم جفت شوند، بین آنها، فقط یک اتصال PN را تشکیل می دهند. هنگامی که جریان الکتریکی بر روی این تراشه توسط زمان سیم اثر میکند، الکترون به ناحیه P رانده میشود و در ناحیه P، الکترون با نوترکیب حفره است، سپس انرژی را به شکل فوتون ارسال میکند، اصل لومینسانس LED که اینجاست. و طول موج نور یعنی رنگ نور توسط ماده تشکیل دهنده اتصال PN تعیین می شود.
3. کاربرد:
الف) استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی برای شناسایی اطلاعات مورفولوژی خوردگی نابجایی صفحه کریستالی پس از رشد ویفر اپیتاکسیال.
معنی ارائه شده توسط مورفولوژی خوردگی نابجایی صفحه کریستال: خوردگی نابجایی هر نمونه اشکال مختلفی دارد و با توجه به گروه نقطه کریستال و ساختار کریستال تعیین می شود. نقش اچانت شیمیایی از بین بردن پیوندهای متقابل بین مولکول ها و اتم های داخل کریستال است. آنهایی که پیوندهای کوچکتری دارند ابتدا از بین می روند و در نتیجه لکه های خوردگی شکل خاصی ایجاد می شود. بنابراین، تصویربرداری خوب و ارائه کامل جزئیات نقاط خوردگی می تواند به طور کامل کیفیت رشد کریستال را منعکس کند.
بهبود کیفیت شبکه اپیتاکسیال و کاهش عیوب مواد، پیش نیاز تولید دستگاه های ال ای دی با کارایی و اطمینان بالا است، در غیر این صورت جبران آن با روش های دیگر دشوار است. تأثیر کیفیت کریستال مواد همپای LED بر قابلیت اطمینان دستگاه روشن شده است. از طریق کنترل کیفیت مواد همپایی، انتظار می رود که چگالی نقص مواد کاهش یابد، کیفیت کریستال لایه های همپایی بهبود یابد و به طور موثر قابلیت اطمینان دستگاه های LED بهبود یابد.
ب) بازرسی تراشه قبل از بسته بندی: سطح مواد را با یک میکروسکوپ نوری بررسی کنید تا مشخص شود آیا آسیب مکانیکی و حفره وجود دارد یا خیر، آیا اندازه تراشه و اندازه الکترود الزامات فرآیند را برآورده می کند و آیا الگوی الکترود کامل است یا خیر.
ج) ضخامت اکسیداسیون تراشه LED: تکنیکهای تشخیص شامل مقایسه رنگ، شمارش لبه، تداخل، بیضیسنج، دامنهسنج سوزنی حکاکی شده و میکروسکوپ الکترونی روبشی است.
د) اندازه گیری عمق اتصال ویفر تراشه: تشخیص ضخامت عمق اتصال PN ویفر تراشه LED توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی
ه) کاربرد میکروسکوپ الکترونی روبشی در تحقیق فناوری زبری سطح در فرآیند اچینگ تراشه های LED: فناوری زبری سطح مشکل بازتاب کلی نور با زاویه تابش بیشتر از زاویه بحرانی را حل می کند زیرا ضریب شکست نیمه هادی مواد (متوسط 3.5) بیشتر از هوا است. ضرر ناشی از خروج. انتشار نور بر روی سطح زبری شده بسیار تصادفی است و تعداد زیادی آزمایش برای مطالعه تأثیر زبری و مقیاس زبری بر میزان انتشار نور مورد نیاز است. هنگامی که نور با ضریب شکست کم از GaP وارد هوا می شود، مواد لایه پنجره LED با ضریب شکست بالا، بازتاب کلی رخ می دهد و مقدار زیادی از نور خروجی از بین می رود. روش زبری سطح می تواند انعکاس کلی را سرکوب کرده و راندمان استخراج نور را بهبود بخشد. میکروسکوپ الکترونی روبشی می تواند به طور مستقیم ساختار سطح نمونه را پس از زبری سطح مشاهده کند و زبری سطح را قبل و بعد از زبری مقایسه کند. میکروسکوپ الکترونی روبشی عمق میدان زیادی دارد و تصویر پر از سه بعدی است. می تواند ساختار جزیره ای سه بعدی را روی سطح زبر مشاهده کند.
