การประยุกต์ใช้กล้องจุลทรรศน์ในอุตสาหกรรมเกิดใหม่เชิงกลยุทธ์ LED

การประยุกต์ใช้กล้องจุลทรรศน์ในอุตสาหกรรมเกิดใหม่เชิงกลยุทธ์ LED

1. การใช้งานเฉพาะของกล้องจุลทรรศน์ออปติคอล Leica และกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดในวัสดุซับสเตรตต้นน้ำ LED (วัสดุแซฟไฟร์):

1. การแนะนำวัสดุพื้นผิวแซฟไฟร์

เนื่องจากแซฟไฟร์มีความเป็นฉนวนที่ดี มีการสูญเสียไดอิเล็กตริกต่ำ ทนต่ออุณหภูมิสูง และทนต่อการกัดกร่อน การนำความร้อนที่ดี มีความแข็งแรงเชิงกลสูงพอ และแปรรูปเป็นพื้นเรียบได้. แถบการส่งผ่านแสงกว้าง ดังนั้นจึงใช้กันอย่างแพร่หลายในหลายสาขาของอุตสาหกรรม การป้องกันประเทศ และการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ ในขณะเดียวกัน ยังเป็นวัสดุตั้งต้นที่ดีสำหรับไดโอดเปล่งแสงที่มีการใช้งานหลากหลาย ไดโอดเปล่งแสงที่ได้คือวัสดุซับสเตรตอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์เปล่งแสงที่มีแนวโน้มดีที่สุดสำหรับซับสเตรตซับสเตรตแซฟไฟร์ในตระกูลไดโอดเปล่งแสงความสว่างสูงของแหล่งกำเนิดแสงฟลูออเรสเซนต์ยุคหน้า ในปัจจุบัน ไดโอดเปล่งแสงความสว่างสูงเหล่านี้ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการโฆษณา ไฟจราจร ไฟเครื่องดนตรี และไฟในการทำงานและสาขาอื่นๆ ด้วยการใช้งานที่เพิ่มขึ้นของไดโอดเปล่งแสงความสว่างสูง

แซฟไฟร์ (Sapphire) เป็นผลึกเดี่ยวของอะลูมินาหรือที่เรียกว่าคอรันดัม คริสตัลแซฟไฟร์มีคุณสมบัติทางแสง สมบัติเชิงกล และความเสถียรทางเคมีที่ดีเยี่ยม มีความแข็งแรงสูง มีความแข็งสูง และทนต่อการสึกกร่อน และสามารถทำงานภายใต้สภาวะที่รุนแรงได้เกือบถึง 2,000 องศา จากการวิจัยพบว่ามีวัสดุพื้นผิวเพียงสี่ชนิดเท่านั้นที่สามารถใช้กับ LED ได้ในปัจจุบัน (ดูตารางที่ 1 ด้านล่าง) ในฐานะที่เป็นคริสตัลทางเทคนิคที่สำคัญ แซฟไฟร์ได้กลายเป็นแอพพลิเคชั่นที่ค่อนข้างทันสมัยและเติบโตเต็มที่ในอุตสาหกรรม LED

2. ใบสมัคร
การหักเหของแสงที่ผิดปกติของคริสตัลแซฟไฟร์สามารถระบุได้โดยใช้กล้องจุลทรรศน์โพลาไรซ์ของไลก้า ภายใต้สถานการณ์บางอย่าง ด้วยความช่วยเหลือของคอนโคสโคปเลนส์ อินเตอร์เฟอโรแกรมของคริสตัลสามารถสังเกตได้เพื่อกำหนดแกนของคริสตัล ซึ่งใช้เพื่อสังเกตว่าทิศทางของเวเฟอร์แต่ละแผ่นมีความสม่ำเสมอหรือไม่ เพื่อที่จะตัดสินว่าซับสเตรตนั้น ดีหรือไม่ดี

2. การประยุกต์ใช้กล้องจุลทรรศน์ไลก้าและกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดในการผลิตเวเฟอร์อีปิแทกเชียล LED และกระบวนการเตรียมชิป LED

1. บทนำของ LED Epitaxial Wafer

หลักการพื้นฐานของการเติบโตของเวเฟอร์ epitaxial LED คือ: บนพื้นผิว (ส่วนใหญ่เป็นแซฟไฟร์, SiC, Si) ที่ได้รับความร้อนจนถึงอุณหภูมิที่เหมาะสม สารที่เป็นก๊าซ InGaAlP จะถูกส่งไปยังพื้นผิวของวัสดุพิมพ์ในลักษณะที่มีการควบคุม และฟิล์มผลึกเดี่ยวที่เฉพาะเจาะจงจะเติบโต . . ในปัจจุบัน เทคโนโลยีการเจริญเติบโตของเวเฟอร์ epitaxial LED ส่วนใหญ่ใช้วิธีการสะสมไอระเหยของสารเคมีอินทรีย์โลหะ (MOCVD)

2. การแนะนำชิป LED
ชิป LED หรือที่เรียกว่าชิปเปล่งแสง LED เป็นส่วนประกอบหลักของไฟ LED ซึ่งหมายถึงจุดเชื่อมต่อ PN หน้าที่หลักคือเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานแสง และวัสดุหลักของชิปคือโมโนคริสตัลไลน์ซิลิคอน เวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์ประกอบด้วยสองส่วน และส่วนหนึ่งคือเซมิคอนดักเตอร์ชนิด P และรูครองตำแหน่งผู้นำในนั้น และปลายอีกด้านหนึ่งคือเซมิคอนดักเตอร์ชนิด N และที่นี่ส่วนใหญ่เป็นอิเล็กตรอน แต่เวลาที่สารกึ่งตัวนำทั้งสองชนิดนี้มารวมกัน ระหว่างสารกึ่งตัวนำเหล่านี้ ก็แค่สร้างจุดเชื่อมต่อ PN เมื่อกระแสไฟฟ้ากระทำกับชิปนี้ตามเวลาลวด อิเล็กตรอนจะถูกผลักไปที่ย่าน P และในย่าน P อิเล็กตรอนจะรวมตัวกันเป็นรู จากนั้นจะส่งพลังงานในรูปของโฟตอน หลักการของ LED เรืองแสงที่ว่านี้ก็คือ และความยาวคลื่นของแสง เช่น สีของแสง ถูกกำหนดโดยวัสดุที่สร้างจุดเชื่อมต่อ PN

3. ใบสมัคร:

a) การใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดเพื่อตรวจหาข้อมูลสัณฐานวิทยาการกัดกร่อนแบบเคลื่อนตัวของระนาบผลึกหลังจากการเติบโตของเวเฟอร์ epitaxial;

ความหมายโดยสัณฐานวิทยาการกัดกร่อนแบบเคลื่อนตัวของระนาบผลึก: การกัดกร่อนแบบเคลื่อนตัวของแต่ละตัวอย่างมีรูปร่างต่างกันและกำหนดโดยกลุ่มจุดของผลึกและโครงสร้างของผลึก บทบาทของสารเคมีกัดกร่อนคือการทำลายพันธะอันตรกิริยาระหว่างโมเลกุลและอะตอมภายในคริสตัล พันธะที่มีพันธะน้อยกว่าจะถูกทำลายก่อน ทำให้เกิดจุดกัดกร่อนที่มีรูปร่างเฉพาะ ดังนั้นการถ่ายภาพที่ดีและการนำเสนอรายละเอียดของจุดสึกกร่อนที่สมบูรณ์แบบสามารถสะท้อนถึงคุณภาพของการเติบโตของผลึกได้อย่างเต็มที่

การปรับปรุงคุณภาพของ epitaxial lattice และลดข้อบกพร่องของวัสดุเป็นข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับการผลิตอุปกรณ์ LED ที่มีประสิทธิภาพสูงและมีความน่าเชื่อถือสูง มิฉะนั้นจะเป็นการยากที่จะชดเชยด้วยวิธีอื่น มีการชี้แจงอิทธิพลของคุณภาพคริสตัลของวัสดุ LED epitaxial ต่อความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์ ด้วยการควบคุมคุณภาพของวัสดุ epitaxial คาดว่าจะลดความหนาแน่นของข้อบกพร่องของวัสดุ ปรับปรุงคุณภาพผลึกของชั้น epitaxial และปรับปรุงความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์ LED ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

b) การตรวจสอบชิปก่อนบรรจุภัณฑ์: ตรวจสอบพื้นผิวของวัสดุด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบออปติคัลเพื่อตรวจสอบว่ามีความเสียหายเชิงกลและรูพรุนหรือไม่ ขนาดชิปและขนาดอิเล็กโทรดเป็นไปตามข้อกำหนดของกระบวนการหรือไม่ และรูปแบบอิเล็กโทรดเสร็จสมบูรณ์หรือไม่

ค) ความหนาของการเกิดออกซิเดชันของชิป LED: เทคนิคการตรวจจับประกอบด้วยการเปรียบเทียบสี การนับขอบ การรบกวน เครื่องวัดจุดไข่ปลา เครื่องวัดแอมพลิจูดแบบเข็มสลัก และกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด

d) การวัดความลึกทางแยกของเวเฟอร์ชิป: การตรวจจับความหนาของความลึกทางแยก PN ของเวเฟอร์ชิป LED โดยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด

จ) การประยุกต์ใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดในการวิจัยเทคโนโลยีการกัดผิวหยาบในกระบวนการแกะสลักของชิป LED: เทคโนโลยีการทำผิวหยาบช่วยแก้ปัญหาการสะท้อนแสงทั้งหมดที่มีมุมตกกระทบมากกว่ามุมวิกฤตเนื่องจากดัชนีการหักเหของแสงของเซมิคอนดักเตอร์ วัสดุ (ค่าเฉลี่ย 3.5) มากกว่าอากาศ ความสูญเสียที่เกิดจากการออก. การปล่อยแสงบนพื้นผิวขรุขระเป็นแบบสุ่ม และจำเป็นต้องมีการทดลองจำนวนมากเพื่อศึกษาอิทธิพลของความหยาบและมาตราส่วนความหยาบต่ออัตราการเปล่งแสง เมื่อแสงเข้าสู่อากาศด้วยดัชนีการหักเหของแสงต่ำจาก GaP วัสดุของชั้นหน้าต่าง LED ที่มีดัชนีการหักเหของแสงสูงจะเกิดการสะท้อนกลับทั้งหมด และแสงที่ส่องออกมาจำนวนมากจะสูญเสียไป วิธีการทำให้พื้นผิวหยาบสามารถยับยั้งการสะท้อนทั้งหมดและปรับปรุงประสิทธิภาพการแยกแสง กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดสามารถสังเกตโครงสร้างพื้นผิวของตัวอย่างได้โดยตรงหลังจากการทำให้พื้นผิวมีความหยาบ และเปรียบเทียบความหยาบของพื้นผิวก่อนและหลังการทำให้หยาบ กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดมีความชัดลึกที่กว้าง และภาพเต็มไปด้วยสามมิติ สามารถสังเกตโครงสร้างเกาะสามมิติบนพื้นผิวที่ขรุขระได้