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|柔性電子產品的激光傳輸、打印和組裝技術（2）( 二 )



圖4 a）由LLO制造的柔性自供電GaN基UV光開關器件的示意圖 。 b）使用基于LLO的柔性GaN納米發電機制造的運動檢測傳感器的工作過程示意圖 。 c） LED獲得的歸一化電致發光強度和納米發電機在不同應變條件下產生的輸出電壓 。 d）通過LLO和直接轉移工藝制造的柔性GaN LED的照片 。 e）由三條獨立條紋組成的柔性點陣式微型顯示器結構示意圖 。 f）曲率半徑為0.5 mm的高度柔性LED的照片 。
LLO工藝在柔性LED（FLED）的制造中有更廣泛的應用 。 在LLO工藝之后 ， 采用不同的臨時支架和后LLO傳輸介質來拾取GaN LED ， 以便進一步加工和組裝 ， 例如熱釋放帶（TRT）、硅處理晶片和粘性控制的PDMS彈性印章 。 為了提高生產成品率和穩健性 ， 提出了一種直接轉移工藝 ， 在LLO之前 ， 通過將柔性基板預先連接到LED器件來制造FLED陣列 。 上述方法允許將圖案化GaN LED可靠地轉移到柔性襯底上 。 圖4d展示了上述方法在制造柔性GaN基LED器件中的可用性 。 此外 ， LLO工藝還可以進一步提高LED發光區域的大小和曲率限制 。 開發了一種選擇性區域LLO工藝來制造可彎曲的LED條帶 。
如圖4e所示 ， 由于處于獨立狀態 ， 超薄LED條的可用柔性可以通過不依賴額外的柔性基板來增強 ， 而剩余部分仍然牢固地連接到其原始基板上以進行機械支撐 。 這種長度為20 mm的FRED條紋甚至可以彎曲到180°以上 。 另一項最新研究極大地提高了基于LED金字塔陣列的FRED的靈活性 。 金字塔陣列正面朝上轉移到柔性基板上 ， 從而提供優異的機械穩定性 。 金字塔結構之間的彈性間隙填充物在彎曲過程中可以承受較大的應變 ， 也確保了超柔性 。 在最小曲率半徑為0.5 mm（圖4f）之前 ， 設備性能沒有明顯下降 。 這些演示為下一代柔性顯示器和視覺應用提供了具有超變形能力的GaN光電子技術的機會 。
基于LLO的柔性光電器件最令人興奮的應用是微型發光二極管（μLED） 。 LLO工藝可實現微型、高效、超?。源笥?μm）μ-ILED ， 橫向尺寸≈1 mm × 1 mm ~≈25μm × 25μm 。 制造程序始于GaN的高質量外延生長 ， 并被蝕刻到藍寶石襯底上的方形島上 。 LLO用于釋放完成的設備 ， 并結合轉移打印進行組裝 。 圖5a展示了綁成結的PET帶上的μ-LED（12個設備）陣列的超級可變形性 。 這種μ-ILED在被動冷卻方面具有顯著優勢 ， 因為其在熱量傳播方面具有良好的小尺寸效應 ， 這表明其在需要植入體內的生物集成傳感器和致動器中具有潛在的用途 。 因此 ， 通過整合這些微管 ， 需要植入內部組織的生物集成設備可以實現空間精確、細胞級的光子傳輸 ， 具有高效的熱管理、有限的組織損傷 ， 并將體內長期操作的炎癥降至最低 。 一項重大進步是一種多功能、可植入的光電裝置 ， 它可以在大腦內引導光線 ， 并在不受強制光線軌跡限制的情況下測量生理功能 ， 如圖5b所示 。

圖5 a） 4 mm×15 mm PET帶上的μ-LED陣列（12個設備） ， 綁成一個結 ， 以說明其可變形性 。 b）一種多功能、可植入的光電設備 ， 以傾斜的分解圖布局 ， 顯示了包含GaNμ-LED的各種組件 。 彩色SEM是GaNμ-LED 。 c）同時給藥和光刺激期間的光流體神經探針 。 插圖是該探頭（頂部）和傳統金屬套管（標尺=1 mm）的比較 。 d）一張附著在人指甲上的GaN藍色μ-LED陣列的照片 。 e）一張高密度μLED陣列在活體小鼠大腦上發光的圖片 。
圖5c顯示了無線光流體神經探針 ， 該探針將超薄、軟微流控藥物輸送與細胞級微管陣列相結合 ， 比傳統套管小幾個數量級 。 為了實現足夠的功率效率和熱穩定性以實現工業化 ， 最近 ， 人們展示了高性能柔性垂直μ-LED 。 這些μ- led在光功率、壽命和熱穩定性/機械穩定性方面具有突出的性能 。 如圖5d所示 ， 這些μ-LED陣列可以附著在人的指甲上 ， 并且工作穩定 。 此外 ， 這些μ- led成功地在活老鼠大腦上發光 ， 沒有嚴重的組織損傷 ， 如圖5e所示 。 這些高性能的μ- led可以被開發為未來生物醫學應用的必要工具 。

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