石墨烯技术改善了柔性电子产品的超薄膜制造

随着对更薄、更轻、更灵活的电子设备需求的增长，对先进制造工艺的需求变得至关重要。聚酰亚胺（PI）薄膜因其优异的热稳定性和机械柔性而被广泛应用于这些应用中。它们对于可卷曲显示器、可穿戴传感器和可植入光子设备等新兴技术至关重要

然而，当这些薄膜的厚度减小到5μm以下时，传统的激光剥离（LLO）技术往往会失败。机械变形、起皱和残留残留物经常损害超薄器件的质量和功能，使该过程效率低下且成本高昂

在这种观点下，研究人员转向了石墨烯，这是一种以卓越的热和机械性能而闻名的纳米材料。由Sumin Kang教授领导的首尔国立科技大学的一个研究小组设计了一种新技术来克服LLO工艺的挑战

他们创新的石墨烯增强激光剥离（GLLO）方法确保超薄显示器可以顺利分离而不会损坏，使其非常适合可穿戴应用。他们的研究于2024年9月27日发表在《自然通讯》杂志上。

在这项研究中，他们引入了一种新的GLLO工艺，该工艺在PI薄膜及其玻璃载体之间集成了一层化学气相沉积生长的石墨烯

康教授说：“石墨烯的独特性能，如吸收紫外线（UV）光和横向散热的能力，使我们能够干净地剥离薄基板，而不会留下皱纹或残留物。”

使用GLLO方法，研究人员成功分离了2.9μm厚的超薄PI基板，没有留下任何机械损伤或碳残留。相比之下，传统方法会使基材起皱，玻璃载体因顽固的残留物而无法使用。这一突破对可拉伸电子产品和可穿戴设备具有深远的影响

研究人员通过在超薄PI基板上制造有机发光二极管（OLED）器件，进一步展示了GLLO工艺的潜力。用GLLO处理的OLED保持了其电气和机械性能，在剥离前后显示出一致的电流密度-电压-亮度特性。这些器件还能够承受极端变形，如折叠和扭曲，而不会出现功能退化

此外，玻璃载体上的碳质残留物减少了92.8%，使其能够重复使用。这些发现强调了GLLO是一种有前景的制造超薄柔性电子产品的方法，可以提高效率并降低成本

康教授说：“我们的方法使我们更接近一个未来，在这个未来，电子设备不仅灵活，而且无缝集成到我们的衣服甚至皮肤中，增强舒适性和功能性。”。使用这种方法，可以很容易地设计出提供实时监控的灵活设备、卷起的智能手机或随着你的动作而弯曲和伸展的健身追踪器

展望未来，研究团队计划进一步优化该过程，重点是完全消除残留物和增强可扩展性。GLLO工艺具有彻底改变电子行业的潜力，标志着向超薄、灵活和高性能设备成为日常使用可行选择的未来迈出了重要一步 More information: Sumin Kang et al, Graphene-enabled laser lift-off for ultrathin displays, Nature Communications (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-52661-3

Journal information: Nature Communications