研究背景与简介

随着微型LED显示技术的快速发展，其在消费电子和照明领域的应用日益增多。然而，大规模转移微LED至目标基板的过程中，如何实现精确定位、保证功能一致性以及提高转移速度和效率，仍是摆在科研人员面前的挑战。激光辅助转移印刷技术（Laser-assisted μTP）因其高精度、快速转移和选择性转移能力而备受关注，但同时也存在因激光暴露导致微型LED损伤的风险。针对这一问题，提出了一种改进的激光辅助转移印刷技术，通过引入新型碳粒子掺杂的PDMS印章（CPD印章），有效解决了这一技术难题。

相关成果在IEEE Transactions on Electron Devices期刊发表（https://ieeexplore.ieee.org/document/10815006），该工作主要由李泽龙、孟嘉豪等同学完成，通讯作者为丁鑫锐。

创新点突出

该团队研发的CPD印章通过掺杂碳粒子增强了印章对激光的吸收能力，减少了微型LED直接接收的激光能量，从而最小化了芯片损伤。同时，印章表面的微结构设计减少了与微型LED的接触面积，降低了初始粘附力，加速了芯片的弹出，提高了转移速度。经过优化，最佳CPD印章展示了高速转移的潜力，芯片从最佳CPD印章上脱落的时间缩短至117毫秒，同时成功转移的微型LED也没有发生退化。

图文导图

图1. CPD印章的工作原理示意图。展示了PDMS基质中嵌入的可膨胀微球和碳粒子的印章结构，以及在激光刺激下印章表面凸起和粘附强度降低的过程。

图2. 超景深显微镜图像。展示了微型LED芯片在CPD印章上激光刺激前后的粘附情况，证实了CPD印章具有可切换的粘附性。

图3. 不同碳浓度的CPD印章对转移时间和激光透过功率的影响。展示了碳浓度变化对微LED转移性能的影响。

图4. 不同可膨胀微球浓度的CPD印章对转移时间和激光透过功率的影响。展示了微球浓度变化对转移性能的影响。

图5. CPD印章表面微结构对粘附强度的影响。展示了有无微结构的印章在粘附强度上的显著差异。

图6. CPD印章与传统印章（TEMS印章）在转移时间和激光透过功率上的性能比较。展示了CPD印章在转移速度和微LED保护方面的优势。

图7. 通过CPD印章和PDMS印章转移的微型LED以及未转移的微型LED的电致发光性能统计。展示了转移过程中微LED的性能保持情况。

图8. 微型LED阵列成功转移到印刷电路板（PCB）上的图像，展示了所有微LED均成功点亮且发光均匀。

结论

本研究提出的CPD印章，结合了快速芯片转移和有效芯片保护的优点。掺杂的碳增强了CPD印章的激光吸收能力，保护微LED免受激光暴露的影响。同时，表面微结构的设计提供了一种简单而有效的方法，以产生弱粘附并更容易地分离芯片，从而提高转移速度。经过优化后的最佳CPD印章展示了高速转移的潜力，且成功转移的微LED没有退化。这项技术的发展有望加速激光驱动转移技术的商业化进程。