研究人员展示了一种连续的滚筒印刷工艺，可以在一卷中高精度地捡起和转移超过75,000个微米级半导体器件。这种全新的方法为制造大规模的光学元件阵列铺平了道路，并且可以用于快速生产微型LED显示屏。

迷你LED显示技术备受关注，原因在于它在使用能量相对较少的情况下，能以高速和高分辨率实现高度精确的色彩表现。这些显示屏可广泛应用于各种格式，包括智能手机屏幕、虚拟现实和增强现实设备，以及数米宽的大型显示屏。尤其对于较大的迷你LED显示屏而言，将数以百万计的微小LED（有时比细砂粒还要小）整合到电子控制背板上所面临的挑战是巨大的。

“将微米级半导体器件从其原生基底转移到各种接收平台上，是一个国际上学术研究团队和工业界正在共同努力解决的挑战，”来自英国斯特拉斯克莱德大学的研究团队负责人Eleni Margariti说道。“我们基于滚轮的印刷工艺提供了一种可扩展的方法来实现这一目标，同时满足这个应用所需的高精度要求。”

在期刊《光学材料快报》中，研究人员报告了他们的新型滚压技术，能够以不到1微米的精度匹配设备的设计布局。同时，这个装置的搭建成本也相对较低，非常适合在资源有限的地方进行。

这种印刷工艺还可以用于其他类型的设备。

大规模设备转移

如今，半导体器件通常是采用一种生长技术，在半导体基片上沉积出精细地多层半导体薄膜的方式进行制造的。这种薄膜结构与适于沉积的基片类型之间存在兼容性问题，这限制了器件的使用方式。

“我们想要改进将大量的半导体器件从一个基底转移到另一个基底的技术，以提高用于显示器和芯片光子学等应用中的电子系统的性能和扩展能力。在这些应用中，我们旨在将各种能够在非常小的尺度上操纵光线的材料结合在一起，”Margariti说道。“为了进行大规模制造，使用能够高效、准确且最小化错误的转移方法至关重要。”

新方法从一系列松散连接到生长基质上的微小设备开始。随后，一个包含略微黏着性硅聚合物膜的圆柱体表面被滚动到悬浮的设备数组上，使硅和半导体之间的粘附力将设备从生长基质上分离，并将它们排列在圆柱鼓上。由于打印过程是连续的，它可以用于同时打印多个设备，这使得大规模生产非常高效。

高度准确的印刷技术

"通过精心挑选硅胶和接收基板表面的特性，以及滚动过程中的速度和机械性能，这些设备可以成功地从原始基板上卷起并释放到接收基板上，同时保持其原有的空间排列格式。"Margariti解释道。"我们还开发了一种定制的分析方法，可以在几分钟内扫描打印样品的缺陷，并提供打印产量和定位精度。"

研究人员在镓氮化镓（GaN/Si）半导体结构上进行了新方法的测试。GaN是用于微LED显示器的主要半导体技术，在硅衬底上使用有助于制备可被滚筒吸附的悬空结构设备。他们能够在包含超过76,000个单独元素的阵列中转移超过99%的设备，并且空间精度低于一个微米，没有明显的旋转误差。

接下来，研究人员正在努力提高打印过程的准确性，同时还在扩大一次性传输的设备数量。他们还计划测试这种方法在将不同类型的设备组合到同一接收平台上的能力，并确定是否可以用于在接收平台的特定位置进行打印。