|柔性電子產品的激光傳輸、打印和組裝技術（2）
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江蘇激光聯盟導讀：
據悉 ， 本文綜述了這些基于激光的柔性電子產品生產技術的最新進展 ， 重點介紹了激光剝離、激光輔助打印和激光輔助轉移打印技術的關鍵進展 。 本文為第二部分 。
3.1基于GaN熱化學分解的激光剝離過程
最廣泛使用的LLO技術是基于GaN在吸收界面的熱化學分解 。 氮化鎵是一種Ⅲ族氮化物半導體 ， 由于其寬brand-gap特性 ， 在光電子行業顯示出巨大的潛力 。 GaN基器件必須在藍寶石襯底上制作 。 最近 ， 這種 LLO 已被深入研究 ， 用于將 GaN 基器件轉移到新的襯底上 。 通過替換原來的藍寶石襯底 ， GaN 基器件將具有更好的導熱性和導電性 ， 這是一種簡單且提高設備性能的實用方法 。 通過KrF準分子激光器的掃描過程 ， 可以實現藍寶石襯底上GaN結構的釋放 。 由于帶隙的差異 ， GaN將吸收大部分激光能量 ， 而藍寶石對輻照是透明的 。 吸收將導致GaN界面處的溫度迅速升高 。 當界面溫度達到800°C以上時 ， GaN開始分解為金屬鎵和氮氣 。 然后可以通過重熔金屬或用HCl腐蝕金屬來釋放GaN基結構 。
基于應變隔離設計和模塊化組裝的機械自適應應用：a）基于模塊化組裝的微流控天線集成 ， 基于應變隔離方法設計同位素載體 ， b）條帶長度對天線的應變由有限元模擬給出 ， c) 雙軸拉伸模塊化天線和單軸拉伸單個天線的應變模擬 。
采用應變隔離設計 ， 將雙軸張力轉換為單軸張力 ， 使微流控天線能夠在復雜的工作條件下工作 。 其核心思想是通過使用間隙或更軟的材料在基板中嵌入隔離帶（上圖a） 。 微流控天線僅沿隔離帶承受拉伸應變 。 隔離帶的長度決定了雙軸拉伸的隔離效果 ， 天線的整體應變隨隔離帶長度單調減??；圖b顯示了施加50%應變情況下的有限元模擬結果 。
人們已經做了大量的研究來選擇合適的激光加工參數 ， 以避免出現影響釋放GaN電子/光學特性的缺陷 。 已經發現 ， 激光掃描速度可以改變GaN薄膜的結構質量 。 GaN和藍寶石襯底之間的粘附強度與紫外激光輻照的能量密度密切相關 。 通常 ， GaN分解形成的過度釋放應力和氮氣蒸發壓力是GaN薄膜中產生應力和開裂的最可能解釋 。 因此 ， 分解區域需要盡可能薄 ， 以降低氮的蒸汽壓 ， 并避免損壞GaN薄膜的晶體質量 。 為了降低對LLO工藝的要求 ， 提高效率和質量 ， 在GaN和藍寶石之間插入犧牲層用于工藝優化 。 InN/InGaN的超晶格被用作犧牲層 。 脈沖紅外激光照射可以從頂部穿過GaN層 ， 但會被InN層強烈吸收 ， 從而導致犧牲層的受控分解 ， 然后容易分離出高質量的GaN膜 。 另一個嘗試是將CNT束插入GaN藍寶石界面 。 由于碳納米管具有更高的激光吸收 ， 碳納米管作為一個強大的加熱絲來傳導熱量 ， 從而提高GaN溫度 ， 從而降低LLO的激光閾值 。
無線應變傳感器拉伸40%有限元模擬與實驗結果的比較 。
結合轉移打印技術 ， 通過LLO將GaN基器件轉移到柔性襯底上 ， 可以制備高性能的柔性光電子器件 。 該策略克服了生長基質固有剛性和所需機械柔性之間的矛盾 。 GaN基器件的機械柔性可用于性能調諧或傳感 。 為了實現性能可調性 ， 如圖4a所示 ， 通過使用LLO在PET襯底上轉移GaN薄膜 ， 開發了一種自供電UV光開關 。 該器件在無外部電源的情況下具有良好的響應度和檢測率 ， 開關比大 ， 靈敏度高 。 更重要的是 ， LLO技術可以很容易地使光開關靈活到可以實現應變調制 。 通過施加1%的小應變 ， 壓電光電效應在0V下將UV開/關比提高到154% 。 在傳感方面 ， LLO被用于制造由GaN壓電納米發電機和LED組成的高靈敏度柔性運動傳感器 ， 如圖4b所示 。 其工作機制基于柔性GaN薄膜中產生的不對稱極化 ， 這使得產生的電壓/光與彎曲運動之間具有高度相關性 。 如圖4c所示 ， 兩個傳感器測得的應變均反映為輸出電壓和電致發光強度 ， 顯示出較高的應變測量精度 。
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