أصبحت LEDs ، أو الثنائيات المنبعثة للضوء ، في كل مكان في تطبيقات الإضاءة الحديثة بسبب كفاءة الطاقة ، وعمرها الطويل ، وحجمها المدمج. ومع ذلك ، مثل أي مكون إلكتروني ، فإن مصابيح LED ليست محصنة ضد الفشل. يعد فهم الأسباب الجذرية لفشل LED أمرًا ضروريًا للمصنعين والمصممين والمستخدمين النهائيين لتحسين موثوقية المنتج وأداءه. كمورد رائد في تحليل فشل LED ، نستخدم مجموعة متنوعة من طرق التحليل المجهري لتشخيص وحل مشكلات فشل LED. في منشور المدونة هذا ، سوف نستكشف بعض أساليب التحليل المجهري الأكثر شيوعًا المستخدمة في تحليل فشل LED.
مسح المجهر الإلكتروني (SEM)
مسح المجهر الإلكتروني (SEM) هو تقنية تصوير قوية تستخدم شعاعًا مركّزًا من الإلكترونات لمسح سطح العينة. يوفر SEM صورًا عالية الدقة للتضاريس السطحية للعينة ، مما يسمح لنا بتحديد العيوب المادية مثل الشقوق والفراغات واللاء. في تحليل فشل LED ، غالبًا ما يتم استخدام SEM لفحص شريحة LED والحزمة والترابط لعلامات الضرر أو التدهور.
واحدة من المزايا الرئيسية لـ SEM هي قدرتها على توفير معلومات مفصلة حول حجم العيوب وشكلها وتوزيعها. من خلال تحليل صور SEM ، يمكننا تحديد موقع ومدى الضرر ، والذي يمكن أن يساعدنا في تحديد السبب الجذري للفشل. على سبيل المثال ، إذا لاحظنا الشقوق في شريحة LED ، فيمكننا التحقيق في ما إذا كانت الشقوق ناتجة عن الإجهاد الحراري أو الإجهاد الميكانيكي أو عيوب التصنيع.
بالإضافة إلى التصوير ، يمكن أيضًا استخدام SEM للتحليل الأولي. باستخدام كاشف التحليل الطيفي للأشعة السينية (EDS) ، يمكننا تحديد التركيب الكيميائي للعينة. يمكن أن تكون هذه المعلومات مفيدة في تحديد وجود الملوثات أو الشوائب التي قد تكون قد ساهمت في فشل LED. على سبيل المثال ، إذا اكتشفنا مستويات عالية من عنصر معين في شريحة LED ، فيمكننا التحقيق في ما إذا كان قد تم تقديم العنصر أثناء عملية التصنيع أو نتيجة للتعرض البيئي.
المجهر الإلكتروني للإرسال (TEM)
المجهر الإلكتروني للإرسال (TEM) هو تقنية تصوير قوية أخرى تستخدم شعاعًا من الإلكترونات للنقل عبر عينة رقيقة. يوفر TEM صورًا عالية الدقة للهيكل الداخلي للعينة ، مما يتيح لنا فحص التركيب البلوري والعيوب والواجهات على المستوى الذري. في تحليل فشل LED ، غالبًا ما يتم استخدام TEM للتحقيق في جودة مواد أشباه الموصلات وسلامة الواجهات بين الطبقات المختلفة.
واحدة من المزايا الرئيسية لـ TEM هي قدرتها على توفير معلومات مفصلة حول التركيب البلوري والعيوب في مواد أشباه الموصلات. من خلال تحليل صور TEM ، يمكننا تحديد وجود خلع ، وأخطاء التراص ، وغيرها من العيوب البلورية التي قد تؤثر على أداء LED. على سبيل المثال ، إذا لاحظنا كثافة عالية من الاضطرابات في شريحة LED ، فيمكننا التحقيق فيما إذا كان الخلع ناتجًا عن الإجهاد الحراري أو الإجهاد الميكانيكي أو عيوب التصنيع.
بالإضافة إلى التصوير ، يمكن أيضًا استخدام TEM لتحليل الحيود. باستخدام نمط حيود المنطقة المحدد (SAD) ، يمكننا تحديد التوجه البلوري ومعلمات الشبكة للعينة. يمكن أن تكون هذه المعلومات مفيدة في فهم آلية نمو مواد أشباه الموصلات وجودة الواجهات بين الطبقات المختلفة. على سبيل المثال ، إذا لاحظنا سوءًا بين طبقتين في شريحة LED ، فيمكننا التحقيق في ما إذا كان سوء التوجه ناتجًا عن عدم تطابق الشبكة أو عيوب التصنيع.
شعاع أيون مركّز (FIB)
شعاع الأيونات المركزة (FIB) هي تقنية تستخدم شعاعًا مركّزًا للأيونات لتطوير وتصوير عينة. يمكن استخدام FIB لإعداد المقاطع العرضية للعينة لمزيد من التحليل ، مثل SEM أو TEM. في تحليل فشل LED ، غالبًا ما يتم استخدام FIB لإعداد المقاطع العرضية من شريحة LED ، والحزمة ، والوصلات المترابطة لفحص الهيكل والواجهات الداخلية.
واحدة من المزايا الرئيسية لـ FIB هي قدرتها على توفير طحن دقيق ومكافئ للعينة. باستخدام نظام FIB ، يمكننا طحن مقطع عرضي للعينة بدرجة عالية من الدقة ، مما يسمح لنا بفحص الهيكل الداخلي والواجهات في موقع معين. على سبيل المثال ، إذا شكنا في أن الفشل قد حدث في واجهة معينة في شريحة LED ، فيمكننا استخدام FIB لإعداد مقطع عرضي للواجهة لمزيد من التحليل.
بالإضافة إلى الطحن ، يمكن أيضًا استخدام FIB للتصوير. باستخدام كاشف إلكترون ثانوي ، يمكننا الحصول على صور عالية الدقة للسطح المطحون. يمكن أن تكون هذه المعلومات مفيدة في تحديد موقع ومدى الضرر ، وكذلك جودة الواجهات بين الطبقات المختلفة. على سبيل المثال ، إذا لاحظنا حدوث delamination في واجهة في شريحة LED ، فيمكننا استخدام FIB لإعداد مقطع عرضي من delamination لمزيد من التحليل.
فحص الليزر المجهري متحد البؤر (LSCM)
يعد الفحص المجهري للمرور بالليزر (LSCM) تقنية تصوير غير مدمرة تستخدم شعاع الليزر لمسح سطح العينة. يوفر LSCM صورًا عالية الدقة للتضاريس السطحية للعينة ، مما يسمح لنا بتحديد العيوب المادية مثل الخدوش والحفر والمطبات. في تحليل فشل LED ، غالبًا ما يتم استخدام LSCM لفحص سطح شريحة LED ، وحزمة ، وعدسات لعلامات الضرر أو التدهور.
واحدة من المزايا الرئيسية لـ LSCM هي قدرتها على توفير صور ثلاثية الأبعاد لسطح العينة. باستخدام مجهر متحد البؤر ، يمكننا الحصول على سلسلة من الصور على أعماق مختلفة ، والتي يمكن إعادة بنائها لتشكيل صورة ثلاثية الأبعاد للعينة. يمكن أن تكون هذه المعلومات مفيدة في تحديد شكل وحجم العيوب ، وكذلك عمق الضرر. على سبيل المثال ، إذا لاحظنا خدشًا على سطح شريحة LED ، فيمكننا استخدام LSCM لقياس عمق وعرض الخدش ، والذي يمكن أن يساعدنا في تحديد شدة الضرر.
بالإضافة إلى التصوير ، يمكن أيضًا استخدام LSCM للتصوير الفلوري. باستخدام صبغة أو علامة الفلورسنت ، يمكننا تسمية جزيئات أو هياكل محددة في العينة ، والتي يمكن اكتشافها بواسطة المجهر متحد البؤر. يمكن أن تكون هذه المعلومات مفيدة في دراسة توزيع وتوطين جزيئات أو هياكل محددة في العينة. على سبيل المثال ، إذا كنا نريد دراسة توزيع بروتين معين في شريحة LED ، فيمكننا استخدام جسم مضاد فلوريسنت لتسمية البروتين ، والذي يمكن اكتشافه بواسطة المجهر متحد البؤر.
الفحص المجهري للقوة الذرية (AFM)
الفحص المجهري للقوة الذرية (AFM) هو تقنية تصوير غير مدمرة تستخدم مسبارًا حادًا لمسح سطح العينة. يوفر AFM صورًا عالية الدقة للتضاريس السطحية للعينة ، مما يسمح لنا بتحديد العيوب المادية مثل الخشونة والخطوات والتراسات. في تحليل فشل LED ، غالبًا ما يتم استخدام AFM لفحص سطح شريحة LED ، وحزمة ، والأقطاب الكهربائية لعلامات الضرر أو التدهور.
واحدة من المزايا الرئيسية لـ AFM هي قدرتها على توفير صور عالية الدقة لسطح العينة على مقياس نانومتر. باستخدام نظام AFM ، يمكننا الحصول على صور بدقة من عدد قليل من أجهزة قياس النانو ، والتي يمكن أن تسمح لنا باكتشاف عيوب صغيرة جدًا أو تغييرات في التضاريس السطحية. على سبيل المثال ، إذا لاحظنا وجود عثرة صغيرة على سطح شريحة LED ، فيمكننا استخدام AFM لقياس ارتفاع وعرض النتوء ، والذي يمكن أن يساعدنا في تحديد سبب النتوء.
بالإضافة إلى التصوير ، يمكن أيضًا استخدام AFM في التحليل الطيفي للقوة. من خلال قياس القوة بين المسبار والعينة ، يمكننا الحصول على معلومات حول الخواص الميكانيكية للعينة ، مثل الصلابة والمرونة والالتصاق. يمكن أن تكون هذه المعلومات مفيدة في دراسة سلوك شريحة LED في ظل ظروف مختلفة ، مثل الإجهاد الحراري أو الإجهاد الميكانيكي. على سبيل المثال ، إذا أردنا دراسة التصاق بين شريحة LED والحزمة ، فيمكننا استخدام AFM لقياس القوة المطلوبة لفصل المكونين.
خاتمة
في الختام ، تلعب طرق التحليل المجهري دورًا حاسمًا في تحليل فشل LED. باستخدام مزيج من SEM و TEM و FIB و LSCM و AFM ، يمكننا الحصول على معلومات مفصلة حول الخواص الفيزيائية والكيميائية لرقاقة LED والحزمة والترابط. يمكن أن تساعدنا هذه المعلومات في تحديد السبب الجذري للفشل ، مما قد يؤدي إلى تحسين موثوقية المنتج وأداءه.
كمورد رائد في تحليل فشل LED ، لدينا خبرة واسعة في استخدام طرق التحليل المجهري هذه لتشخيص وحل مشكلات فشل LED. نقدم أيضًا مجموعة من الخدمات الأخرى ، مثلتحليل فشل رقائق أشباه الموصلاتوفحص المكونات الإلكترونية، وتقييم جودة عملية مستوى مجلس إدارة مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور. إذا كنت تعاني من مشكلات فشل LED أو تحتاج إلى مساعدة في تحليل فشل LED ، فيرجى الاتصال بنا لمناقشة احتياجاتك. نتطلع إلى العمل معك لتحسين موثوقية وأداء منتجاتك LED.
مراجع
- Goldstein ، Ji ، Newbury ، DE ، Echlin ، P. ، Joy ، DC ، Fiori ، C. ، & Lifshin ، E. (2003). مسح المجهر الإلكتروني والتحليل الدقيق للأشعة السينية. Springer Science & Business Media.
- Williams ، DB ، & Carter ، CB (2009). النقل الإلكترون المجهر: كتاب مدرسي لعلوم المواد. Springer Science & Business Media.
- Reimer ، L. (1998). مسح المجهر الإلكتروني: فيزياء تكوين الصور والتحليل الدقيق. Springer Science & Business Media.
- Pawley ، JB (2006). كتيب من المجهر متحد البؤر البيولوجية. Springer Science & Business Media.
- Meyer ، E. ، Hug ، HJ ، & Howald ، L. (2004). مسح المجهر المسبق: المختبر على طرف. Springer Science & Business Media.