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圖為測試系統(tǒng)中的柔性探針，當探針接觸LED晶圓后點亮其中的一個LED發(fā)出藍色光，通過同軸光路可觀察光強和波長信息。

研究團隊首次提出了一種基于柔性電子技術(shù)的巨量LED晶圓的無損接觸式電致發(fā)光檢測方法，該方法構(gòu)建了包含彈性微柱陣列和可延展柔性電極陣列堆疊的三維結(jié)構(gòu)柔性探針陣列。該陣列憑借其“以柔克剛”的特性對測量對象的表面形貌進行自適應(yīng)形變，精確適應(yīng)晶圓表面1-5微米的高度差，并以0.9兆帕的“呼吸級壓力”輕觸晶圓表面，僅為傳統(tǒng)剛性探針接觸壓力的萬分之一，遠低于金屬焊盤的屈服強度。

“該技術(shù)的探針接觸壓力僅為傳統(tǒng)剛性探針的萬分之一，不但不會造成晶圓表面磨損，也降低了探針本身的磨損，探針在100萬次接觸測量后，依然‘容顏如初’。”黃顯說。技術(shù)的核心在于與被測對象尺寸高度一致嚴格對應(yīng)的柔性可延展電極陣列及下方的柔性聚二甲基硅氧烷-二氧化硅（PDMS-SiO?）復(fù)合微柱，構(gòu)成了三維多級減壓幾何結(jié)構(gòu)。研究表明，即便在100微米極限形變下，探針結(jié)構(gòu)的應(yīng)力始終遠低于材料“抗壓紅線”。此外，研究還針對不同固化溫度及填料比例進行應(yīng)力與收縮率建模，確保探針在微尺度制造中的高一致性和高精度匹配。

此外，團隊自研了與三維柔性探針相匹配的測量系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有球形探針調(diào)平裝置，能夠確保探針與LED晶圓處于平行狀態(tài)，其底部觀察系統(tǒng)通過同軸光路和分光棱鏡實時觀察晶圓點亮的情況并開展波長分布測量，同時該測量系統(tǒng)還可以進行高速電學測量以及探針下壓的壓力測量，確保獲得豐富的LED晶圓電學和光學信息。通過探針和檢測系統(tǒng)的協(xié)同工作，為微型LED產(chǎn)品的高效工藝控制和良品篩選提供了關(guān)鍵工具。在文章中，該團隊還展示了針對10×30平方微米的更小尺度的LED晶圓的100×100陣列柔性探頭，為后續(xù)開展更高速度的晶圓檢測奠定了基礎(chǔ)。

本研究在柔性電子與半導(dǎo)體測試領(lǐng)域取得了關(guān)鍵突破，打破了微型LED大規(guī)模電致發(fā)光檢測的技術(shù)瓶頸，首創(chuàng)微型LED晶圓高通量、無損檢測技術(shù)，實現(xiàn)了微型LED電致發(fā)光檢測技術(shù)從零到一的突破，為其他復(fù)雜晶圓如CPU、FPGA檢測提供了革命性技術(shù)方案。

該技術(shù)已在天開園核心區(qū)成立的萬柔科技和孚萊感知半導(dǎo)體公司開啟產(chǎn)品化進程，未來將為國內(nèi)微型LED產(chǎn)業(yè)提供批量化、無損、低成本的檢測解決方案，推動我國自主知識產(chǎn)權(quán)的原創(chuàng)性先進檢測裝備達到世界領(lǐng)先水平，進一步拓展了柔性電子技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。該項技術(shù)也為面向AR/VR等應(yīng)用場景的高良率面板制程奠定了基礎(chǔ)，隨著探針陣列規(guī)模與檢測通道的持續(xù)拓展，未來或?qū)⒃诰A級集成檢測、生物光子學等領(lǐng)域產(chǎn)生更廣泛影響。