与 OLED 和 LCD 等传统光源相比，尺寸小于 100 μm 的无机 LED 芯片 microLED 表现出卓越的可靠性、稳定性和光电特性。尽管具有这些优势，但它们在下一代显示技术中的部署仍受到制造挑战的阻碍。
具有高选择性和可控性的传质对于将microLED芯片从生长基板重新排列到最终基板上至关重要，并具有降低最终产品成本所需的所需布局和精确对准。然而，现有的转印方法存在许多挑战，包括需要额外的粘合剂、错位、转印良率低和芯片损坏。
为了解决这个问题，韩国科学技术院的研究人员在Keon Jae Lee教授的带领下，开发了一种微真空辅助选择性转移打印技术。该技术以可调节的微真空吸力大量转移microLED芯片。
μVAST在玻璃基板上使用激光诱导蚀刻方法，以高达每秒7000个孔的制造速度生产μ孔阵列，其高纵横比大于5。激光钻孔玻璃连接到真空通道，并控制所需孔阵列处的微真空力，以选择性地拾取和释放microLED。
采用微机电系统技术构建了由微孔顶部的微通道组成的真空可控模块，以选择性地控制微芯片拾取和放置的微真空力。该模块能够选择性地调制微芯片阵列上的微真空吸力。
μVAST在微真空转移过程中使用压力控制，实现了薄膜半导体的选择性和大规模转移，具有3.364×106的高粘附性切换性，比其他转移技术高三个数量级。
研究人员从理论上研究了μVAST的传递机制和可靠性，使用有限元法模拟来调整拾取和释放步骤中的粘附力平衡。他们通过微真空抽吸将各种无机薄膜半导体从供体晶圆转移到最终基板，而无需任何额外的粘合剂。
使用μVAST，仿真实现了异构集成和具有不同设备形状的选择性转移打印。研究人员还在聚酰亚胺(PI)衬底上展示了一种高性能、柔性microLED器件，其平均转移率为98.06%，光功率强度均匀，机械稳定性好。通过对两个独立真空通道的独立压力控制实现多次选择性传输。
μVAST系统的高附着力可切换性有助于薄膜半导体的拾取和释放，而无需额外的粘合剂或芯片损坏。与以前的转移方法相比，μVAST实现了更高的粘附开关性，能够将具有各种异质材料、尺寸、形状和厚度的微型半导体组装到任意基板上，并具有高转移良率。
李教授说：“微真空辅助转移为大规模、选择性地集成微尺度、高性能无机半导体提供了一种有趣的工具。
Lee的团队目前正在研究带有弹出系统的商用microLED芯片的转移印刷，用于将下一代显示器商业化，如大屏幕电视、柔性和可拉伸设备以及可穿戴光疗贴片。
该研究发布在Nature Communications上。
