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激光诱导向前转移技术(LIFT)

2012-02-21 12:28:40 来源:

激光诱导向前转移(Laser Induced Forward Transfer,简称 LIFT)近些年得到了很多关注,主要因为它在很多方面具有应用前景。它的原理并不复杂:在透明基质表面附上一层材料薄膜,在离这个表面很近的地方(几百微米左右)放置另一个受体表面。将脉冲激光透过透明基质聚焦到材料薄膜附近,通过焦点附近强光场的作用,使得一小片薄膜飞离基质,附着在受体表面。由于激光可以聚焦到非常小的一点,所以该技术可以用于很小尺度的材料加工,而且可以根据要求,在受体表面按照一定图样生成 3D 分布。

最早这项技术被应用于金属薄膜的转移,而后又被用于金属氧化物、有机物、半导体、生物细胞分子等其它材料。由于不同材料的要求不同,从原始的 LIFT 演化出了许多类似但不完全相同的技术。下面这幅示意图,展示了最常用的 LIFT 实验方法。

对于金属,直接镀膜到透明基质上不是太大问题。但是对于一些敏感材料,例如细胞等,直接用激光照射会导致材料的损坏。这时候往往在材料薄膜和透明基质之间加上另外一层薄膜材料,用于保护需要转移的材料。这层保护材料,需要对该激光有很好的吸收作用。早些时候多用金属保护层,近些年来聚合物得到更多应用。聚合物在光照下可以发生气化,生成气体可以将材料薄膜推离基底,同时可以减少残留物对被转移材料的污染。这个保护层在转移过程中是被有意破坏掉的,所以称为“牺牲层(sacrificial layer)”,也有称作“动力释放层(dynamic release layer)”的。

虽然 LIFT 的实验原理很简单,但是激光烧蚀释放是一个很复杂的力热过程,跟使用的材料和激光参数都有关系。而如何使被转移材料在转移过程中不受损伤,并且精确控制它的沉积方式,仍然是需要研究的问题。

参考资料:

    J. Bohandy, B. F. Kim, and F. J. Adrian, J. Appl. Phys. 60, 1538 (1986)
    Craig B. Arnold, Pere Serra and Alberto Piqué (2007), MRS Bulletin, 32 , pp 23-31

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