使用波长248 nm的准分子激光器实现了GaN基微型发光二极管(Micro LED)的大面积激光剥离(LLO)。分离器件所需要的临界激光能量密度为800~835 mJ·cm-2, 分离的器件完好无损, 分离表面光滑, 残余应力为0.071 4 GPa, 均方根粗糙度仅为0.597 nm, 远低于目前报道的LLO方法分离表面。该研究为实现高质量、高效率的GaN基Micro LED芯片的制备提供了一种有前景的思路, 对柔性GaN基器件的制备具有一定意义。

为了比较分析纳秒激光和皮秒激光剥离微型发光二极管(micro-LED)时AlN上GaN的热传导效果, 采用了改进的实时紫外光吸收和热传导的激光剥离理论模型进行计算分析的方法, 取得了在不同的激光波长、激光脉冲宽度、激光能量密度下的紫外波段光辐照时和停止辐照后GaN材料热场分布等数据, 并获得了适合micro-LED器件剥离的所用纳秒激光和皮秒激光的阈值条件。结果表明, 激光脉宽、激光波长、激光能量密度是实现激光剥离工艺的关键因素; 较适合的激光波长为209 nm~365 nm的紫外波段; 皮秒激光的剥离效果优于纳米激光, 且激光的脉冲宽度越短, 激光的波长越短, 剥离所需激光脉冲阈值能量也越低, 则对LED芯片区域的热影响也越小。该研究可为开发新型激光剥离设备和相关工艺应用提供重要参考。

基于半导体制造工艺, 制备了尺寸为50μm×80μm的蓝光氮化镓(GaN)基Micro-LED芯片。芯片的正向导通电压在2.55V左右; 测试了10颗LED芯片在1mA注入电流下的电压值, 得到的最大值和最小值分别为3.24和3.12V, 波动幅度在4%以内。在1mA的测试电流下, 测试芯片的EL光谱峰值波长和半高宽分别为453和14.4nm, 芯片的外量子效率可达12.38%, 芯片发光均匀且亮度很大。测试结果表明, 所制备的Micro-LED芯片具有优异的光电性能。此外, 通过激光剥离技术, 实现了Micro-LED芯片的转移。研究了激光剥离工艺对Micro-LED芯片光电性能的影响, 发现在优化的工艺条件下, 激光剥离对芯片的光电性能几乎无影响。这些结果有助于小间距微尺寸LED芯片阵列及显示技术的研究。

为了了解在高重复频率激光剥离-火花诱导击穿光谱中原子辐射的时域特征,选择925银合金为样品,采用高重复频率激光剥离-火花诱导击穿光谱技术,通过实验研究了不同电容条件下Ag I 328.07 nm、Ag I 338.29 nm、Ag I 520.91 nm、Ag I 546.55 nm、Cu I 324.75 nm、Cu I 510.55 nm原子辐射谱线的时域图。尽管这些谱线对应于不同的上能级,但由于火花放电的作用,原子辐射在时域上表现出了非常相近的特点。原子辐射的维持时间和衰减特性主要由火花放电的电学参数决定,上能级的能量高低对它们的影响并不明显。在高重复频率激光剥离-火花诱导击穿光谱中,非门控信号记录模式下记录的光谱近似等效于门控信号记录模式下记录的光谱,可以用于开展元素的定量分析,这有助于降低该技术对门控光电探测器件的要求。

为了研究聚酰亚胺薄膜在308nm准分子激光下的剥离效果, 采用实验研究的方法, 分别探究了激光能量密度、光斑重叠率、脉冲频率、衬底温度对激光剥离效果的影响, 并结合显微镜观察剥离后的衬底和薄膜形貌。结果表明, 激光剥离能量阈值约为160mJ/cm2, 在激光能量密度为180mJ/cm2~190mJ/cm2左右、光斑重叠率为68.33%时, 剥离效果较好; 提高衬底温度有利于激光剥离过程。该研究对聚酰亚胺薄膜在柔性电子领域的工业化应用具有一定意义。

激光剥离技术通过脉冲激光辐照致材料烧蚀实现器件向终端基底的转移,具有一定的材料适用性和工艺兼容性,已成为近年来柔性电子器件制造的新兴关键技术。从激光剥离技术的基本机制和工艺特点出发,对激光剥离技术在不同柔性电子器件制造中的研究现状进行调研和介绍,重点阐述激光剥离技术应用中的新工艺与新理论。对激光剥离技术今后的发展方向,特别是超快激光在技术中的应用可能性进行了总结和展望。

柔性电子是可穿戴设备、物联网等应用发展的重要研究方向。激光剥离技术是一种利用激光能量来分离玻璃基板与柔性衬底的技术, 具有作用光波长可选、作用时间短、热影响区域小的优点, 是目前实现柔性电子器件的最重要技术之一。介绍了激光剥离的主要技术特点, 分析其在不同的柔性电子领域的应用, 讨论了应用过程中的主要工艺和作用, 并总结了激光剥离技术未来的发展趋势。激光剥离技术的快速发展, 会对柔性电子行业的研究和发展形成强力支持。

为了提高基于等离子体原子发射光谱元素分析技术的分析速度， 在高重复频率的前提下建立了一套激光剥离—火花诱导击穿光谱元素分析系统并以铝合金为样品开展了光谱分析。 实验以低脉冲能量的声光调Q固体激光脉冲剥离样品， 并触发高压火花放电以增强等离子体辐射、 提高光谱分析灵敏度。 研究结果表明： 在高重频火花放电的作用下， 等离子体辐射的峰值强度和弛豫时间分别得到了增强和延长， 信号的时间积分强度增强因子可以达到1～2个数量级， 且更易于实现时间分辨的信号检测。 对铝合金中微量铬元素分析的检出限可达~132 ppm。 该研究验证了高重频激光剥离—火花诱导击穿光谱用于分析固体样品元素的可行性， 其技术有望在固体样品元素的快速分析中发挥一定的作用。 该光谱技术能同时兼顾扫描成像的速度、 空间分辨率和光谱分析灵敏度， 并为固体样品的二维或者三维元素分布的高分辨快速扫描成像分析提供了一种很好的技术途径。

线缆被广泛应用在各个领域,但是传统的线缆绝缘层剥离技术在效率、精度方面都存在着不同程度上的缺陷。与传统方法相比, 激光剥离技术在效率和精度等方面有着独特的优势。通过对RG113线缆绝缘层激光剥离技术进行理论分析, 试验研究探究激光功率、扫描速度、频率、离焦量等参数对RG113线缆绝缘外皮的剥离质量的影响,并基于单因素试验研究结果进行了正交试验优化, 得到了较优的剥离加工参数, 即平均功率取17 W, 激光扫描速度取4 mm/s, 频率取45 kHz, 离焦量取-0.5 mm。最后通过该参数对绝缘进行剥离加工分析, 绝缘层完全被切透且切口宽度只有0.375 mm, 达到了较优的剥离效果。

利用金属有机物气相沉积技术(MOCVD)在(0001)蓝宝石衬底上生长了 GaN 基垂直腔面发射激光器(VCSEL) 的多量子阱腔层结构。X射线衍射测量显示该多量子阱具有良好周期结构和平整界面。运用键合及激光剥离技术将该外延片制作成 VCSEL，顶部和底部反射镜为极高反射率的介质膜分布布拉格反射镜 (DBR)。在室温、紫外脉冲激光的泵浦条件下，观察到了VCSEL明显的激射现象，峰值波长位于447.7 nm，半高宽为0.11 nm，自发辐射因子约为6.0×10-2，阈值能量密度约为8.8 mJ/cm2。在大幅度降低制作难度的情况下，得到目前国际最好结果同样数量级的激射阈值。降低器件制作难度有利于制备的重复性，有利于器件的产品化。