H. Luo, C. Wang, C. Linghu, K. Yu, C. Wang, J. Song*, “Laser-Driven Programmable Non-Contact Transfer Printing of Objects onto Arbitrary Receivers via an Active Elastomeric Micro-Structured Stamp,” National Science Review 7, 296-304 (2020).
在電子產(chǎn)品的制備過程中，由于功能器件制備環(huán)境的限制（如高溫條件、物理化學(xué)腐蝕等），通常需要將不同性質(zhì)的材料集成在一起。轉(zhuǎn)移印刷是一種新興的轉(zhuǎn)移微納器件的裝配技術(shù)，可以在每秒轉(zhuǎn)移成千上萬的器件，主要通過高聚物印章實(shí)現(xiàn)，其流程可分為拾取和印制兩個(gè)過程：拾取過程，即利用印章將功能器件從其施主基體上剝離；印制過程，即利用印章將功能器件印制到受主基體上。
轉(zhuǎn)印技術(shù)可以分為接觸式轉(zhuǎn)印和非接觸式轉(zhuǎn)印兩類，其中接觸式轉(zhuǎn)印技術(shù)由于需要印章與受主基體相接觸，受主基體的性質(zhì)和幾何形狀會(huì)限制接觸式轉(zhuǎn)印技術(shù)的適用范圍；而現(xiàn)有的非接觸式轉(zhuǎn)印技術(shù)的實(shí)現(xiàn)通常需要較高的溫度（約 300℃），這可能會(huì)對印章和電子器件造成損壞。
為解決上述問題，浙江大學(xué)的宋吉舟教授團(tuán)隊(duì)提出了一種新型激光驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)印技術(shù)，他們通過巧妙的力學(xué)設(shè)計(jì)，獲得了一種具有微結(jié)構(gòu)的薄膜的彈性印章，印章對環(huán)境溫度產(chǎn)生響應(yīng)進(jìn)而調(diào)節(jié)界面黏附，其強(qiáng)弱黏附比可達(dá) 1000 倍。同時(shí)，印章制備過程通過采用商用砂紙作為模具，避開了繁瑣復(fù)雜的光刻、刻蝕等工藝，使得印章的成本大大降低。
該技術(shù)可在較低的溫度下實(shí)現(xiàn)非接觸轉(zhuǎn)印，不會(huì)對器件和印章造成損傷。通過對激光束的編程控制，該方法可以將微米尺度的 LED 芯片和超薄硅片集成在各種各樣的基底上，且在集成后器件的性能并未發(fā)生改變。這種創(chuàng)新性的激光驅(qū)動(dòng)的非接觸轉(zhuǎn)印技術(shù)為各種各樣的電子系統(tǒng)的集成創(chuàng)造了廣泛的應(yīng)用前景。
新型印章及其轉(zhuǎn)印過程
轉(zhuǎn)印微觀硅片
轉(zhuǎn)印 LED 芯片
該研究發(fā)表于《國家科學(xué)評論》（National Science Review, NSR）。浙江大學(xué)宋吉舟教授為通訊作者，博士生羅鴻羽為di一作者。該項(xiàng)目得到了國家 973 計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金和中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金等的支持，該文章用到了型號為 Phenom XL 的臺(tái)式掃描電子顯微鏡。
飛納臺(tái)式掃描電鏡 Phenom XL G2
2020 年飛納電鏡發(fā)布第二代 Phenom XL，Phenom XL G2 升級為全面屏成像，平均成像時(shí)間僅為 60 秒，比市場上其他臺(tái)式電鏡的速度快 5 倍之多。系統(tǒng)可對大 100 x 100mm 的樣品進(jìn)行分析，10nm 的分辨率為分析提供更多的細(xì)節(jié)。
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