|柔性电子产品的激光传输、打印和组装技术（2）
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江苏激光联盟导读：
据悉 ， 本文综述了这些基于激光的柔性电子产品生产技术的最新进展 ， 重点介绍了激光剥离、激光辅助打印和激光辅助转移打印技术的关键进展 。 本文为第二部分 。
3.1基于GaN热化学分解的激光剥离过程
最广泛使用的LLO技术是基于GaN在吸收界面的热化学分解 。 氮化镓是一种Ⅲ族氮化物半导体 ， 由于其宽brand-gap特性 ， 在光电子行业显示出巨大的潜力 。 GaN基器件必须在蓝宝石衬底上制作 。 最近 ， 这种 LLO 已被深入研究 ， 用于将 GaN 基器件转移到新的衬底上 。 通过替换原来的蓝宝石衬底 ， GaN 基器件将具有更好的导热性和导电性 ， 这是一种简单且提高设备性能的实用方法 。 通过KrF准分子激光器的扫描过程 ， 可以实现蓝宝石衬底上GaN结构的释放 。 由于带隙的差异 ， GaN将吸收大部分激光能量 ， 而蓝宝石对辐照是透明的 。 吸收将导致GaN界面处的温度迅速升高 。 当界面温度达到800°C以上时 ， GaN开始分解为金属镓和氮气 。 然后可以通过重熔金属或用HCl腐蚀金属来释放GaN基结构 。
基于应变隔离设计和模块化组装的机械自适应应用：a）基于模块化组装的微流控天线集成 ， 基于应变隔离方法设计同位素载体 ， b）条带长度对天线的应变由有限元模拟给出 ， c) 双轴拉伸模块化天线和单轴拉伸单个天线的应变模拟 。
采用应变隔离设计 ， 将双轴张力转换为单轴张力 ， 使微流控天线能够在复杂的工作条件下工作 。 其核心思想是通过使用间隙或更软的材料在基板中嵌入隔离带（上图a） 。 微流控天线仅沿隔离带承受拉伸应变 。 隔离带的长度决定了双轴拉伸的隔离效果 ， 天线的整体应变随隔离带长度单调减小；图b显示了施加50%应变情况下的有限元模拟结果 。
人们已经做了大量的研究来选择合适的激光加工参数 ， 以避免出现影响释放GaN电子/光学特性的缺陷 。 已经发现 ， 激光扫描速度可以改变GaN薄膜的结构质量 。 GaN和蓝宝石衬底之间的粘附强度与紫外激光辐照的能量密度密切相关 。 通常 ， GaN分解形成的过度释放应力和氮气蒸发压力是GaN薄膜中产生应力和开裂的最可能解释 。 因此 ， 分解区域需要尽可能薄 ， 以降低氮的蒸汽压 ， 并避免损坏GaN薄膜的晶体质量 。 为了降低对LLO工艺的要求 ， 提高效率和质量 ， 在GaN和蓝宝石之间插入牺牲层用于工艺优化 。 InN/InGaN的超晶格被用作牺牲层 。 脉冲红外激光照射可以从顶部穿过GaN层 ， 但会被InN层强烈吸收 ， 从而导致牺牲层的受控分解 ， 然后容易分离出高质量的GaN膜 。 另一个尝试是将CNT束插入GaN蓝宝石界面 。 由于碳纳米管具有更高的激光吸收 ， 碳纳米管作为一个强大的加热丝来传导热量 ， 从而提高GaN温度 ， 从而降低LLO的激光阈值 。
无线应变传感器拉伸40%有限元模拟与实验结果的比较 。
结合转移打印技术 ， 通过LLO将GaN基器件转移到柔性衬底上 ， 可以制备高性能的柔性光电子器件 。 该策略克服了生长基质固有刚性和所需机械柔性之间的矛盾 。 GaN基器件的机械柔性可用于性能调谐或传感 。 为了实现性能可调性 ， 如图4a所示 ， 通过使用LLO在PET衬底上转移GaN薄膜 ， 开发了一种自供电UV光开关 。 该器件在无外部电源的情况下具有良好的响应度和检测率 ， 开关比大 ， 灵敏度高 。 更重要的是 ， LLO技术可以很容易地使光开关灵活到可以实现应变调制 。 通过施加1%的小应变 ， 压电光电效应在0V下将UV开/关比提高到154% 。 在传感方面 ， LLO被用于制造由GaN压电纳米发电机和LED组成的高灵敏度柔性运动传感器 ， 如图4b所示 。 其工作机制基于柔性GaN薄膜中产生的不对称极化 ， 这使得产生的电压/光与弯曲运动之间具有高度相关性 。 如图4c所示 ， 两个传感器测得的应变均反映为输出电压和电致发光强度 ， 显示出较高的应变测量精度 。
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