Name: in depth analyses of leds by a combination of x-ray computed tomography (ct) and light microscopy (lm) correlated with scanning electron microscopy (sem)
Uploaded: 2016-06-16T13:00:00
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저자는 친절하게 &quot;Akademische 먼 립 슈타 트&quot;에서뿐만 아니라 &quot;Ministerium에 대 한 혁신, Wissenschaft 싶게 Forschung 데 랜디스 노르 트 베스트 팔 렌&quot;에서 재정 지원을 인정합니다. 그림 1, 2, 마르쿠스 HORSTMANN 5 의례, 응용 과학의 햄 - 립 슈타 트 대학에서 사진.

X 선 컴퓨터 단층 촬영 1. 샘플 준비 (CT) <ol><li> 핫멜트 접착제를 사용하여 적당한 길이의 2 밀리미터 Ø 중공 탄소 섬유 바 접착제 샘플 (LED 참조 자료 부). </li><li> 필요한 경우 뜨거운 공기 총을 이용하여 시료의 위치를​​ 조정한다. 세 턱 척을 사용하는 CT 샘플 챔버 내에서 샘플을 고정한다. </li></ol> 2. CT 측정 설정 <ol><li> X 선관의 제어 소프트웨어에 따라 예열 및 센터?...

<ol>
	<li>Mueller-Mach, R., Mueller, G. O., Krames, M. R., Trottier, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-power+phosphor-converted+light-emitting+diodes+based+on+III-Nitrides.">High-power phosphor-converted light-emitting diodes based on III-Nitrides.</a> IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 8 (2), 339-345 (2002).</li><li>Branas, C., Azcondo, F. J., Alonso, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Solid-State+Lighting:+A+System+Review.">Solid-State Lighting: A System Review.</a> IEEE Ind. Electron. Mag. 7 (4), 6-14 (2013).</li><li>Chang, M. -. H., Das, D., Varde, P. V., Pecht, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Light+emitting+diodes+reliability+review.">Light emitting diodes reliability review.</a> Microelectron. Reliab. 52 (5), 762-782 (2012).</li><li>Ayodha, T., Han, H. S., Kim, J., Kim, S. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+chip+die+bonding+on+thermal+resistance+of+high+power+LEDs.">Effect of chip die bonding on thermal resistance of high power LEDs.</a> Intersoc. Conf. Therm. Thermomechanical Phenom. Electron. Syst. ITHERM. , 957-961 (2012).</li><li>Cason, M., Estrada, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Application+of+X-ray+MicroCT+for+non-destructive+failure+analysis+and+package+construction+characterization.">Application of X-ray MicroCT for non-destructive failure analysis and package construction characterization.</a> Proc. Int. Symp. Phys. Fail. Anal. Integr. Circuits, IPFA. , (2011).</li><li>Chen, R., Zhang, Q., Peng, T., Jiao, F., Liu, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Failure+analysis+techniques+for+high+power+light+emitting+diodes.">Failure analysis techniques for high power light emitting diodes.</a> 2011 12th Int. Conf. Electron. Packag. Technol. High Density Packag. , 1-4 (2011).</li><li>Chen, Z., Zhang, Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Study+on+the+reliability+of+application-specific+led+package+by+thermal+shock+testing,+failure+analysis,+and+fluid-solid+coupling+thermo-mechanical+simulation.">Study on the reliability of application-specific led package by thermal shock testing, failure analysis, and fluid-solid coupling thermo-mechanical simulation.</a> IEEE Trans. Components, Packag. Manuf. Technol. 2 (7), 1135-1142 (2012).</li><li>Luniak, M., Holtge, H., Brodmann, R., Wolter, K. -. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+Characterization+of+Electronic+Packages+with+Confocal+Microscopy.">Optical Characterization of Electronic Packages with Confocal Microscopy.</a> 2006 1st Electron. Syst. Technol. Conf. 2 (16), 1813-1815 (2006).</li><li>Marks, M. R., Hassan, Z., Cheong, K. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+Methods+for+Ultrathin+Wafer+and+Die+Quality:+A+Review.">Characterization Methods for Ultrathin Wafer and Die Quality: A Review.</a> IEEE Trans. Components, Packag. Manuf. Technol. 4 (12), 2042-2057 (2014).</li><li>Rosc, J., Hammer, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reliability+assessment+of+contact+wires+in+LED-devices+using+in+situ+X-ray+computed+tomography+and+thermo-mechanical+simulations.">Reliability assessment of contact wires in LED-devices using in situ X-ray computed tomography and thermo-mechanical simulations.</a> Proc. 5th Electron. Syst. Technol. Conf. , 1-6 (2014).</li><li>Zhaohui, C., Qin, Z., Kai, W., Xiaobing, L., Sheng, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reliability+test+and+failure+analysis+of+high+power+LED+packages.">Reliability test and failure analysis of high power LED packages.</a> J. Semicond. 32 (1), 014007 (2011).</li><li>Hamon, B., Bataillou, B., Hamon, B., Mendizabal, L., Gasse, A., Feuillet, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=N-contacts+degradation+analysis+of+white+flip+chip+LEDs+during+reliability+tests.">N-contacts degradation analysis of white flip chip LEDs during reliability tests.</a> 2014 IEEE Int. Reliab. Phys. Symp. , FA.1.1-FA.1.6 (2014).</li><li>Tsai, M. -. Y., Tang, C. -. Y., Yen, C. -. Y., Chang, L. -. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bump+and+Underfill+Effects+on+Thermal+Behaviors+of+Flip-Chip+LED+Packages:+Measurement+and+Modeling.">Bump and Underfill Effects on Thermal Behaviors of Flip-Chip LED Packages: Measurement and Modeling.</a> IEEE Trans. Device Mater. Reliab. 14 (1), 161-168 (2014).</li><li>Wang, F. -. K., Lu, Y. -. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Useful+lifetime+analysis+for+high-power+white+LEDs.">Useful lifetime analysis for high-power white LEDs.</a> Microelectron. Reliab. 54 (6-7), 1307-1315 (2014).</li><li>Liu, Y., Zhao, J., Yuan, C. C. -. A., Zhang, G. Q., Sun, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chip-on-Flexible+Packaging+for+High-Power+Flip-Chip+Light-Emitting+Diode+by+AuSn+and+SAC+Soldering.">Chip-on-Flexible Packaging for High-Power Flip-Chip Light-Emitting Diode by AuSn and SAC Soldering.</a> IEEE Trans. Components, Packag. Manuf. Technol. 4 (11), 1754-1759 (2014).</li><li>Thomas, C., Edelmann, M., Lysenkov, D., Hafner, C., Bernthaler, T., Schneider, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Correlative+Light+and+Electron+Microscopy+(CLEM)+for+Characterization+of+Lithium+Ion+Battery+Materials.">Correlative Light and Electron Microscopy (CLEM) for Characterization of Lithium Ion Battery Materials.</a> Microsc. Microanal. 16, 784-785 (2010).</li><li>Thomas, C., Ogbazghi, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Correlative+Microscopy+of+Optical+Materials.">Correlative Microscopy of Optical Materials.</a> Imaging &amp; Microscopy. 3, 32-34 (2014).</li></ol>

이 복합 방식의 장점은 수집 된 데이터의 위치에 의존 관계로 이루어져있다. 여기에 설명 된 멀티 모드 방식은 개별적으로 각각의 기술과 이후의 분석에 대비해야한다. SEM / EDS를 사용하여 검출 예를 들어, LM에서 표시 발광 특성을 조성물에 결합 될 수있다. CT에 의해 얻어지는 볼륨 정보는 깊이가 타겟 형태로 제조 횡단면 분석에 확장 될 수있다. CT 데이터는 이후 현미경 조사에 대한 관심 가능한 ...

이 문서는 상호 빛과 발광 다이오드 (LED)의 깊이 특성의 예시에 대한 전자 현미경 (클레멘 타인)와 X 선 컴퓨터 단층 촬영 (CT)의 조합의 잠재력과 장점을 보여줍니다. 이 방법으로는 단면을 현미경으로 묘화 될 수있는 반면, 전기 기능이 시험편의 나머지 부분에서 유지되는 것과 같은 방식으로 LED의 마이크로 제조를 도모 할 수있다. 절차는 여러 가지 독특한 특징이있다 : CT에 의해 얻어진 전체 샘플 볼륨 렌더링 AID가 먼저 계획된 마이크로 제조하는 단계; 둘째, 가능한 이미징 기법 (명암 필드 편광 콘트라스트 등)의 전체 종류의 광 현미경 (LM)에 의해 LED의 관찰; 셋째, LM에 의해 작동 LED를 관찰; 넷째, 전자 현미경 영상 기술의 전체 다양 동일 영역의 관찰은 이차 전자를 포함lectron (SE) 및 후면 산란 전자 (BSE) 이미지뿐만 아니라, 에너지 분산 형 형광 X 선 분광법 (EDX). 조명 애플리케이션 LED는 특정 애플리케이션에서 색 변화가 유리할 수도 있지만, 백색광을 방출하도록 설계된다. LED는 좁은 스펙트럼 대역 (30 nm의 전체 폭의 절반 최대치 경 (FWHM))에서 방사선을 방출 때문에 넓은 발광은 한 화합물 반도체의 발광에 의해 달성 될 수 없다. 따라서, 백색 LED 조명은 일반적으로 청색 넓은 스펙트럼 범위에 걸쳐 확장 한 발광에 단파장 방사선을 형광체 변환 LED를 조합함으로써 생성된다. 솔루션은 일반적으로 일반적으로 높은 시장 가격 결과 적어도 세 가지 원색의 사용을 LED 색상 변수입니다. (2) 그러나, - CT, LM 또는 어느 SEM의 사용은 물론 웰 (15 예 3의 LED 고장 분석) 설립여기에 설명 된 세 가지 기술의 포괄적 인 목적 조합은 새로운 통찰력을 제공 할 수 있습니다 의미 특성 분석 결과를 향해 빠른 트랙을 가능하게 할 것이다. 관심 영역 (ROI를)를 확인하고 선택할 수있는 CT에 포장 된 장치의 3 차원 미세 구조 분석. 이 비파괴적인 방법으로 전기적인 연결도 식별 할 수있어서 제조 간주된다. 2 차원 단면의 정확한 준비는이 방법의 파괴적인 성격에도 불구하고 운전 장치의 조사를 할 수 있습니다. 단면 이제 LM과 SEM 동일 ROI는 매우 효율적이고 유연한 특성있게 클레멘 타인 (16, 17)을 특징으로 할 수있다. 이 방법으로 두 현미경 기술의 장점을 조합 할 수있다. 예를 들어, LM에서의 ROI를 빠르고 식별은 SEM에서 고해상도 화상 따른다. 그러나 또한, 정보의 상관 관계로부터SEM에 시각화 및 분석 기술과 LM (예를 들어, 색상, 광학적 특성, 입도 분포)를 (예, 입자 크기, 표면 형태, 원소 분포)는 흰색 LED 내의 기능 동작 및 미세 구조의 깊은 이해를 허용한다.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="758">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:263px;">X-Ray Computer Tomograph</td>
			<td style="width:119px;">General Electric</td>
			<td style="width:139px;">not applicable</td>
			<td style="width:239px;">type: nanotom s research edition</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;width:263px;">acquisition software</td>
			<td style="width:119px;">General Electric</td>
			<td style="width:139px;">not applicable</td>
			<td>phoenix Datos| x2 acquisition and corresponding manual</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;width:263px;">reconstruction software</td>
			<td style="width:119px;">General Electric</td>
			<td style="width:139px;">not applicable</td>
			<td>phoenix Datos| x2 acquisition and corresponding manual</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:263px;">rendering software</td>
			<td style="width:119px;">Volume Graphics</td>
			<td style="width:139px;">not applicable</td>
			<td>VGStudio Max 2.2 and corresponding manual</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:263px;">grinder (manual)</td>
			<td style="width:119px;">Struers</td>
			<td align="right" style="width:139px;">5296327</td>
			<td>Labopol 21</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:263px;">sample holder</td>
			<td style="width:119px;">Struers</td>
			<td align="right" style="width:139px;">4886102</td>
			<td>UniForce</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:263px;">grinder (automated)</td>
			<td style="width:119px;">Struers</td>
			<td align="right" style="width:139px;">6026127</td>
			<td>Tegramin 25</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:263px;">epoxy resin/hardener</td>
			<td style="width:119px;">Struers</td>
			<td style="width:139px;">40200030/40200031</td>
			<td>Epoxy fix resin / Epoxy fix hardener</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:263px;">Ethanol</td>
			<td style="width:119px;">Struers</td>
			<td align="right" style="width:139px;">950301</td>
			<td>Kleenol</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:263px;">Light Microscope</td>
			<td style="width:119px;">Zeiss</td>
			<td style="width:139px;">not applicable</td>
			<td>Axio Imager M2m&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:263px;">Electron Microscope</td>
			<td style="width:119px;">Zeiss</td>
			<td style="width:139px;">not applicable</td>
			<td>Sigma&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:263px;">CLEM software</td>
			<td style="width:119px;">Zeiss</td>
			<td style="width:139px;">not applicable</td>
			<td>Axio Vision SE64 Rel.4.9 and corresponding manual</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:263px;">CLEM sample holder</td>
			<td style="width:119px;">Zeiss</td>
			<td style="width:139px;">432335-9101-000</td>
			<td>Specimen holder CorrMic MAT Universal B</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:263px;">SEM Adapter for CLEM sample holder</td>
			<td style="width:119px;">Zeiss</td>
			<td style="width:139px;">432335-9151-000</td>
			<td>SEM Adapter for Specimen holder CorrMic MAT Universal B</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:263px;">sputter coater</td>
			<td style="width:119px;">Quorum</td>
			<td style="width:139px;">not applicable</td>
			<td>Q150TES</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:263px;">EDS detector</td>
			<td style="width:119px;">R&#246;ntec</td>
			<td style="width:139px;">not applicable</td>
			<td>X-Flash 1106</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:263px;">solder</td>
			<td style="width:119px;">Stannol</td>
			<td align="right" style="width:139px;">535251</td>
			<td>type: HS10</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:263px;">LED</td>
			<td style="width:119px;">Lumileds</td>
			<td style="width:139px;">not applicable</td>
			<td>LUXEON Rebel warm white, research sample</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

in depth analyses of leds by a combination of x-ray computed tomography (ct) and light microscopy (lm) correlated with scanning electron microscopy (sem)

In failure analysis, device characterization and reverse engineering of light emitting diodes (LEDs), and similar electronic components of micro-characterization, plays an important role. Commonly, different techniques like X-ray computed tomography (CT), light microscopy (LM) and scanning electron microscopy (SEM) are used separately. Similarly, the results have to be treated for each technique independently. Here a comprehensive study is shown which demonstrates the potentials leveraged by linking CT, LM and SEM. In depth characterization is performed on a white emitting LED, which can be operated throughout all characterization steps. Major advantages are: planned preparation of defined cross sections, correlation of optical properties to structural and compositional information, as well as reliable identification of different functional regions. This results from the breadth of information available from identical regions of interest (ROIs): polarization contrast, bright and dark-field LM images, as well as optical images of the LED cross section in operation. This is supplemented by SEM imaging techniques and micro-analysis using energy dispersive X-ray spectroscopy.

특성화 LED는도 1에 도시되어있다. 이것은 1 × 1mm (2)의 칩 사이즈와 부분적 세라믹 발광색 컨버터 LED 발광 백색이다. (가) 탄소 섬유 바 상에 약간 비스듬한 위치에 접착하면 LED 샘플 대칭 의한 CT 생성물 (도 2)을 피한다. CT 측정 결과는 시료의 단면의 위치를 계획 할 수 있도록하고, 부분적인 마모 (도 3 및도 4) 한 후...

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In Depth Analyses of LEDs by a Combination of X-ray Computed Tomography CT and Light Microscopy LM Correlated with Scanning Electron Microscopy SEM

활성 광학 장치의 포괄적 인 마이크로 특성에 대한 워크 플로는 설명한다. 그것은 CT, LM 및 SEM에 의해 구조뿐만 아니라 기능적인 조사가 포함되어 있습니다. 이 방법은 여전히​​ 특성화 동안 작동 될 수있는 화이트 LED에 대해 설명된다.

(SEM) X 선 컴퓨터 단층 촬영 (CT) 및 주사 전자 현미경과 상관 광학 현미경 (LM)의 조합에 따라 LED를 깊이 분석에서

In failure analysis, device characterization and reverse engineering of light emitting diodes (LEDs), and similar electronic components of ...

Research

JoVE Journal

Engineering

In Depth Analyses of LEDs by a Combination of X-ray Computed Tomography (CT) and Light Microscopy (LM) Correlated with Scanning Electron Microscopy (SEM)

Energy Dispersive X-ray Tomography for 3D Elemental Mapping of Individual Nanoparticles

개별 나노 입자의 3D 원소 매핑에 대한 에너지 분산 X 선 단층 촬영

Energy dispersive X-ray spectroscopy within the scanning transmission electron microscope (STEM) provides accurate elemental analysis with high spatial ...

연구

공학

Failure Analysis of Batteries Using Synchrotron-based Hard X-ray Microtomography

싱크로 기반 하드 X 선 Microtomography를 사용하여 배터리의 실패 분석

Imaging morphological changes that occur during the lifetime of rechargeable batteries is necessary to understand how these devices fail. Since the advent ...

Measurement of X-ray Beam Coherence along Multiple Directions Using 2-D Checkerboard Phase Grating

2-D 바둑판 위상 격자를 사용하여 여러 길을 따라 X 선 빔 일관성의 측정

A procedure for a technique to measure the transverse coherence of synchrotron radiation X-ray sources using a single phase grating interferometer is ...

Dynamic Pore-scale Reservoir-condition Imaging of Reaction in Carbonates Using Synchrotron Fast Tomography

싱크로 빠른 단층 촬영을 사용하여 탄산염의 반응의 동적 기공 규모의 저수지 조건 이미징

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Studying Dynamic Processes of Nano-sized Objects in Liquid using Scanning Transmission Electron Microscopy

스캔 전송 전자 현미경을 사용하여 액체에 나노 크기의 개체의 동적 프로세스를 공부

Samples fully embedded in liquid can be studied at a nanoscale spatial resolution with Scanning Transmission Electron Microscopy (STEM) using a ...

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저압 주사 전자 현미경을 사용하여 탄소 나노 튜브 숲의 정밀 밀링

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향상 된 전자 주입 및 순수한 청색 양자 점 발광 다이오드 부분적으로 도입 하 여에 대 한 여 기자 감 금 산화 알루미늄 음극

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Synchrotron X-ray Microdiffraction and Fluorescence Imaging of Mineral and Rock Samples

싱크 로트 론 엑스레이 Microdiffraction 및 광물 및 암석 샘플의 형광 이미징

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X-ray Beam Induced Current Measurements for Multi-Modal X-ray Microscopy of Solar Cells

X-ray beam induced current (XBIC) measurements allow mapping of&#160;the nanoscale performance of electronic devices such as solar cells. Ideally, XBIC is ...

Graphene-Assisted Quasi-van der Waals Epitaxy of AlN Film on Nano-Patterned Sapphire Substrate for Ultraviolet Light Emitting Diodes

자외선 발광 다이오드용 나노 패턴 사파이어 기판에 대한 알N 필름의 그래핀 지원 준 반 데르 발스 에피택시

This protocol demonstrates a method for graphene-assisted quick growth and coalescence of AlN on nano-pattened sapphire substrate (NPSS). Graphene layers ...