今天研習(xí)激光剝離技術(shù)的機(jī)理及應(yīng)用情況，主要包括激光-材料相互作用、光熱效應(yīng)、“冷”加工機(jī)制、沖擊波效應(yīng)等，以及LLO技術(shù)在晶圓級封裝、顯示技術(shù)、傳感器、存儲器的應(yīng)用。
*Laser Lift-Off Technologies for Ultra-Thin Emerging Electronics: Mechanisms, Applications, and Progress
應(yīng)用背景
激光剝離（Laser lift-off, LLO）技術(shù)已在新興電子制造領(lǐng)域展現(xiàn)出獨特的價值。其具備非接觸加工、高效、高精度和可控性優(yōu)異等特點，能很好地適配超薄、脆弱且耐高溫性不佳的電子器件需求，因此在晶圓級封裝、顯示器、能量采集器、傳感器及存儲器等多個領(lǐng)域得到廣泛運用。
近年來，新興電子器件不斷向超薄、小型化和集成化邁進(jìn)，LLO 技術(shù)也隨之持續(xù)發(fā)展。不過該技術(shù)也面臨著一系列挑戰(zhàn)：在材料方面，急需開發(fā)出耐高溫、高吸收且具有一定粘度的激光響應(yīng)材料；在工藝方面，激光參數(shù)與剝離效果的內(nèi)在聯(lián)系仍有待深入挖掘，大規(guī)模、高效率、低應(yīng)力和低溫的 LLO 工藝也有待進(jìn)一步完善；在設(shè)備方面，集成化高端設(shè)備的研發(fā)迫在眉睫，這類設(shè)備需具備剝離、殘膠清理和切片等多種功能，以滿足工業(yè)生產(chǎn)需求。
解決這些挑戰(zhàn)將為 LLO 技術(shù)在新興電子工業(yè)制造中的大規(guī)模應(yīng)用奠定堅實基礎(chǔ)，推動其在該領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用。
*LLO技術(shù)在新興電子領(lǐng)域的應(yīng)用
*激光響應(yīng)材料、激光源、激光參數(shù)及其應(yīng)用匯總
???1激光剝離（LLO）機(jī)理
1、激光-響應(yīng)材料相互作用
基本原理：激光剝離可視為一種激光誘導(dǎo)反應(yīng)，激光與響應(yīng)材料的相互作用本質(zhì)上可分為光子驅(qū)動的分子振動（光熱效應(yīng)）和電子激發(fā)（光化學(xué)效應(yīng)）。光熱效應(yīng)較好理解，光化學(xué)效應(yīng)則是指與構(gòu)成物質(zhì)的原子外層電子相關(guān)的化學(xué)鍵相互作用。
實現(xiàn)過程：激光束穿過透明基板后，界面處的大部分光子能量被光敏響應(yīng)層吸收，導(dǎo)致其分解、加熱、熔化、汽化和等離子化。光子能量的吸收機(jī)制取決于響應(yīng)材料的電子結(jié)構(gòu)。
影響因素：
①激光參數(shù)：波長、強(qiáng)度、作用時間、入射角、偏振態(tài)和相干性
②工藝參數(shù)：光斑尺寸、光束整形、離焦量、掃描速度、線掃描間距和光斑重疊率③響應(yīng)材料：物理化學(xué)性質(zhì)如吸光度、熱導(dǎo)率、表面粗糙度其中，激光波長決定材料響應(yīng)性，脈沖寬度影響能量沉積時間和熱效應(yīng)，響應(yīng)材料的吸光度和熱導(dǎo)率影響激光能量吸收與熱擴(kuò)散。
激光燒蝕機(jī)制
①光化學(xué)效應(yīng)：與短波長高光子能量下化學(xué)鍵直接斷裂有關(guān)。
②光熱效應(yīng)：與長波長或長脈沖寬度下材料晶格振動引起的高溫相關(guān)。
③光機(jī)械效應(yīng)：與應(yīng)力波相關(guān)，可導(dǎo)致沖擊波、空化損傷和剝落。
④光物理效應(yīng)：與鍵合區(qū)及其熱降解有關(guān)。
關(guān)鍵激光參數(shù)
*激光波長和脈沖寬度對 LLO 加工影響
波長與能量吸收：激光波長與響應(yīng)材料的電子結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，需滿足帶隙不等式：Et> hν > Er
Er為響應(yīng)材料帶隙，Et為透明載體帶隙，hν為入射光子能量。
脈沖寬度：脈沖寬度影響激光與物質(zhì)相互作用的進(jìn)程，超短脈沖可使材料發(fā)生非線性吸收（如雙光子、多光子吸收），打破化學(xué)鍵，實現(xiàn) “冷” 加工，且能減少熱效應(yīng)；長脈沖則易產(chǎn)生光熱效應(yīng)主導(dǎo)的現(xiàn)象。
實際應(yīng)用中，LLO 工藝中的激光源通常選擇波長較短的紫外激光，如248nm、266nm、355nm等。
*時間尺度上激光誘導(dǎo)激發(fā)過程中各種能量轉(zhuǎn)變
*不同激光強(qiáng)度下的誘導(dǎo)效應(yīng)（歸納完美?。?/span>
2、光熱效應(yīng)機(jī)制
原理：光敏材料吸收光子能量后，激發(fā)態(tài)電子將能量轉(zhuǎn)移給聲子，增強(qiáng)晶格振動，產(chǎn)生帶內(nèi)躍遷，通過電子-電子和電子-聲子相互作用形成非平衡電子分布，最終實現(xiàn)電子能量向熱能的轉(zhuǎn)化，且激光熱量通過熱傳導(dǎo)和熱輻射向周圍擴(kuò)散。
產(chǎn)生條件：使用長波長激光源、長脈沖寬度激光時較為明顯。
*金屬、碳材料和半導(dǎo)體的光熱轉(zhuǎn)化原理
3. “冷” 加工機(jī)制
①大多響應(yīng)材料有帶隙，“冷” 加工的激光波長短（150-400nm），如UV激光。
②光子能量高于響應(yīng)材料帶隙，可直接斷鍵實現(xiàn) “冷” 加工，還能降低燒蝕閾值。
③超快激光脈沖寬度極窄，一般視為 “冷” 加工。
4. 沖擊波效應(yīng)
激光誘導(dǎo)的等離子體或氣體產(chǎn)物膨脹產(chǎn)生高溫高壓沖擊波，有助于驅(qū)動基底與器件分離，但過大的沖擊波可能損壞器件。
可通過控制激光參數(shù)、添加應(yīng)力緩沖層等方法減少損傷。
*激光誘導(dǎo)沖擊波作用機(jī)制
???2、激光剝離在新興電子領(lǐng)域
*電子封裝的發(fā)展趨勢：從傳統(tǒng)封裝到先進(jìn)封裝
晶圓級封裝（WLP）
WLP 技術(shù)發(fā)展迅速，LLO 技術(shù)可有效控制其剝離效果，實現(xiàn)無損剝離。
常用激光源有二極管泵浦固體激光器（DPSS）和 UV 準(zhǔn)分子激光器。
*臨時鍵合及激光解鍵合
新興顯示器
LLO 技術(shù)在 Micro-LED 顯示器制造中具有重要應(yīng)用，可實現(xiàn)巨量轉(zhuǎn)移和選擇性剝離。
*主流顯示技術(shù)：從LCD到Micro LED
*用于新興顯示的LLO技術(shù)
a)InGaN/GaN LED芯片超短脈沖激光剝離
b)激光誘導(dǎo)前向轉(zhuǎn)移過程
c)使用透鏡掃描的LLO過程
d)LLO示意圖
e)晶圓級Micro-LED轉(zhuǎn)移技術(shù)
f)掩膜輔助的選擇性LLO
新興能源采集器（EEH）
LLO技術(shù)可用于制備高性能壓電材料薄膜的能源采集器，實現(xiàn)與柔性器件的集成。
通過選擇合適的基板和激光，可控制薄膜生長和能量轉(zhuǎn)換過程，如實現(xiàn) PZT 薄膜和 KNN 薄膜的無損剝離和轉(zhuǎn)移。
*EEH中的LLO工藝
a)大面積PZT薄膜
b)半徑1.5cm彎曲玻璃管上的PZT薄膜
c)無線傳感器
d)激光掃描剝離
新興傳感器
LLO 技術(shù)可制造柔性壓電傳感器和多功能電子皮膚，如 PZT 壓電傳感器、壓電聲學(xué)納米傳感器和 GaN 基壓電納米發(fā)電機(jī)等。
這些傳感器在壓力、溫度和運動檢測等方面具有優(yōu)異性能，未來有望實現(xiàn)多功能集成和智能應(yīng)用。
*新興傳感器的LLO過程
a)PZT集成雙邊設(shè)備
b-c)典型柔性PZT集成雙邊設(shè)備
d)裝置纏繞在凝膠筆芯上
e)哺乳動物耳蝸放置薄PZT薄膜
h)柔性納米發(fā)電機(jī)
新興存儲器
LLO 技術(shù)有助于開發(fā)高密度柔性非易失性存儲器，如將 RRAM 從剛性基板轉(zhuǎn)移到柔性基板。
*LLO技術(shù)在新興存儲器的應(yīng)用
啟發(fā)：LLO技術(shù)在新興電子領(lǐng)域優(yōu)勢多，發(fā)展快；面向具體應(yīng)用場景時，需要滿足個性化定制，也充滿了挑戰(zhàn)。
