今天研习激光剥离技术的机理及应用情况，主要包括激光-材料相互作用、光热效应、“冷”加工机制、冲击波效应等，以及LLO技术在晶圆级封装、显示技术、传感器、存储器的应用。
*Laser Lift-Off Technologies for Ultra-Thin Emerging Electronics: Mechanisms, Applications, and Progress
应用背景
激光剥离（Laser lift-off, LLO）技术已在新兴电子制造领域展现出独特的价值。其具备非接触加工、高效、高精度和可控性优异等特点，能很好地适配超薄、脆弱且耐高温性不佳的电子器件需求，因此在晶圆级封装、显示器、能量采集器、传感器及存储器等多个领域得到广泛运用。
近年来，新兴电子器件不断向超薄、小型化和集成化迈进，LLO 技术也随之持续发展。不过该技术也面临着一系列挑战：在材料方面，急需开发出耐高温、高吸收且具有一定粘度的激光响应材料；在工艺方面，激光参数与剥离效果的内在联系仍有待深入挖掘，大规模、高效率、低应力和低温的 LLO 工艺也有待进一步完善；在设备方面，集成化高端设备的研发迫在眉睫，这类设备需具备剥离、残胶清理和切片等多种功能，以满足工业生产需求。
解决这些挑战将为 LLO 技术在新兴电子工业制造中的大规模应用奠定坚实基础，推动其在该领域发挥更大的作用。
*LLO技术在新兴电子领域的应用
*激光响应材料、激光源、激光参数及其应用汇总
✦•✦1激光剥离（LLO）机理
1、激光-响应材料相互作用
基本原理：激光剥离可视为一种激光诱导反应，激光与响应材料的相互作用本质上可分为光子驱动的分子振动（光热效应）和电子激发（光化学效应）。光热效应较好理解，光化学效应则是指与构成物质的原子外层电子相关的化学键相互作用。
实现过程：激光束穿过透明基板后，界面处的大部分光子能量被光敏响应层吸收，导致其分解、加热、熔化、汽化和等离子化。光子能量的吸收机制取决于响应材料的电子结构。
影响因素：
①激光参数：波长、强度、作用时间、入射角、偏振态和相干性
②工艺参数：光斑尺寸、光束整形、离焦量、扫描速度、线扫描间距和光斑重叠率③响应材料：物理化学性质如吸光度、热导率、表面粗糙度其中，激光波长决定材料响应性，脉冲宽度影响能量沉积时间和热效应，响应材料的吸光度和热导率影响激光能量吸收与热扩散。
激光烧蚀机制
①光化学效应：与短波长高光子能量下化学键直接断裂有关。
②光热效应：与长波长或长脉冲宽度下材料晶格振动引起的高温相关。
③光机械效应：与应力波相关，可导致冲击波、空化损伤和剥落。
④光物理效应：与键合区及其热降解有关。
关键激光参数
*激光波长和脉冲宽度对 LLO 加工影响
波长与能量吸收：激光波长与响应材料的电子结构密切相关，需满足带隙不等式：Et> hν > Er
Er为响应材料带隙，Et为透明载体带隙，hν为入射光子能量。
脉冲宽度：脉冲宽度影响激光与物质相互作用的进程，超短脉冲可使材料发生非线性吸收（如双光子、多光子吸收），打破化学键，实现 “冷” 加工，且能减少热效应；长脉冲则易产生光热效应主导的现象。
实际应用中，LLO 工艺中的激光源通常选择波长较短的紫外激光，如248nm、266nm、355nm等。
*时间尺度上激光诱导激发过程中各种能量转变
*不同激光强度下的诱导效应（归纳完美！）
2、光热效应机制
原理：光敏材料吸收光子能量后，激发态电子将能量转移给声子，增强晶格振动，产生带内跃迁，通过电子-电子和电子-声子相互作用形成非平衡电子分布，最终实现电子能量向热能的转化，且激光热量通过热传导和热辐射向周围扩散。
产生条件：使用长波长激光源、长脉冲宽度激光时较为明显。
*金属、碳材料和半导体的光热转化原理
3. “冷” 加工机制
①大多响应材料有带隙，“冷” 加工的激光波长短（150-400nm），如UV激光。
②光子能量高于响应材料带隙，可直接断键实现 “冷” 加工，还能降低烧蚀阈值。
③超快激光脉冲宽度极窄，一般视为 “冷” 加工。
4. 冲击波效应
激光诱导的等离子体或气体产物膨胀产生高温高压冲击波，有助于驱动基底与器件分离，但过大的冲击波可能损坏器件。
可通过控制激光参数、添加应力缓冲层等方法减少损伤。
*激光诱导冲击波作用机制
✦•✦2、激光剥离在新兴电子领域
*电子封装的发展趋势：从传统封装到先进封装
晶圆级封装（WLP）
WLP 技术发展迅速，LLO 技术可有效控制其剥离效果，实现无损剥离。
常用激光源有二极管泵浦固体激光器（DPSS）和 UV 准分子激光器。
*临时键合及激光解键合
新兴显示器
LLO 技术在 Micro-LED 显示器制造中具有重要应用，可实现巨量转移和选择性剥离。
*主流显示技术：从LCD到Micro LED
*用于新兴显示的LLO技术
a)InGaN/GaN LED芯片超短脉冲激光剥离
b)激光诱导前向转移过程
c)使用透镜扫描的LLO过程
d)LLO示意图
e)晶圆级Micro-LED转移技术
f)掩膜辅助的选择性LLO
新兴能源采集器（EEH）
LLO技术可用于制备高性能压电材料薄膜的能源采集器，实现与柔性器件的集成。
通过选择合适的基板和激光，可控制薄膜生长和能量转换过程，如实现 PZT 薄膜和 KNN 薄膜的无损剥离和转移。
*EEH中的LLO工艺
a)大面积PZT薄膜
b)半径1.5cm弯曲玻璃管上的PZT薄膜
c)无线传感器
d)激光扫描剥离
新兴传感器
LLO 技术可制造柔性压电传感器和多功能电子皮肤，如 PZT 压电传感器、压电声学纳米传感器和 GaN 基压电纳米发电机等。
这些传感器在压力、温度和运动检测等方面具有优异性能，未来有望实现多功能集成和智能应用。
*新兴传感器的LLO过程
a)PZT集成双边设备
b-c)典型柔性PZT集成双边设备
d)装置缠绕在凝胶笔芯上
e)哺乳动物耳蜗放置薄PZT薄膜
h)柔性纳米发电机
新兴存储器
LLO 技术有助于开发高密度柔性非易失性存储器，如将 RRAM 从刚性基板转移到柔性基板。
*LLO技术在新兴存储器的应用
启发：LLO技术在新兴电子领域优势多，发展快；面向具体应用场景时，需要满足个性化定制，也充满了挑战。
