一种激光剥离方法与流程

本发明涉及激光技术领域，尤其是指一种激光剥离方法。

背景技术

激光剥离，即利用激光技术实现密封薄膜或平板材料间的分离。目前的方法主要采用的是脉冲激光，即利用均匀的激光单脉冲作用于两材料的相界面并产生热和超声波，从而使得两材料相互分离。一般的均匀脉冲激光器的正常工作频率会保持在低于300khz来满足加工需要的脉冲能量(～100-～200uj)，但脉冲之间隔是几个纳秒。继续增加重复频率到几十mhz会降低脉冲时间间隔到小于亚纳秒，但会导致脉冲能量太低(若干uj)。脉冲能量太低会导致能量密度和峰值功率太低而影响的材料剥离。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：寻求一既不明显降低脉冲能量(能量密度和峰值功率)，又可以降低脉冲之间间隔的激光剥离方法，提升剥离效率，降低对材料界面的损伤。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种激光剥离方法，该方法包括：

提供一待剥离且相互贴合的第一材料层和第二材料层，第一材料层为透光层，第二材料层为吸光层；

提供激光脉冲串并辐照第一材料层，使得第一材料层与第二材料层相分离。

进一步的，通过控制激光能量、重复频率和脉冲宽度来调整剥离效果。

进一步的，控制所述激光脉冲串的脉冲峰值功率低于被剥离材料的损伤阈

值，且峰值功率大于或等于被剥离材料的分离阈值。

进一步的，所述激光脉冲串由纳秒激光光源经脉冲串输出模式而形成。

进一步的，所述纳秒激光光源波长为1064nm、532nm、355nm或266nm。

进一步的，所述激光脉冲串重复频率为10～300khz，激光脉冲串之间的时间间隔为33～100μs，激光脉冲串内部子脉冲的宽度为2～50ns，子脉冲之间的间隔为20～200ns。

进一步的，所述激光脉冲串由皮秒激光光源经脉冲串输出模式而形成。

进一步的，所述皮秒激光光源波长为1064nm、532nm或355nm。

进一步的，所述激光脉冲串重复频率为10～1000khz，激光脉冲串之间的时间间隔为1～100μs，激光脉冲串内部子脉冲的宽度为2～300ps，子脉冲之间的间隔为0.05～200ns。

进一步的，所述第一材料层为蓝宝石基板，所述第二材料层为半导体薄膜。

本方案中，利用激光脉冲串辐照透光层材料的表面，使得激光脉冲串可穿透第一材料层并被作为吸光层的第二材料层所吸收，使得在两层材料的相界面上产生等离子体，形成热和超声波，由于两材料层的热力学和机械性能之间的差异，从而使得两材料层可相互分离。相比于现有技术中采用均匀的单脉冲激光进行材料剥离的方法而言，本方案中独创性地采用激光脉脉冲串来辐照材料表面，不仅可维持原所需要的脉冲能量，同时还可极大得提高剥离精度和效率并降低对材料界面的损伤。

附图说明

下面结合附图详述本发明的具体方案

图1为现有技术激光剥离所采用的激光均匀单脉冲；

图2为本方案激光剥离所采用的激光脉冲串；

图3为本方案纳秒激光脉冲串剥离材料的示意图；

图4为本方案皮秒激光脉冲串剥离材料的示意图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

结合图1-图4，在一实施例中公开了一种激光剥离方法，即利用激光将两材料分离开。具体的，该方法包括提供一待剥离且相互贴合的第一材料层a和第二材料层b，第一材料层为透光层，第二材料层为吸光层。即对于需剥离的材料a和b，材料a比如为蓝宝石基板，而材料b比如为半导体薄膜。现两材料层a、b相互贴合在一起或密封，且其中材料层a蓝宝石基板可透光，而材料层b半导体薄膜可吸光。然后，提供激光脉冲串并辐照第一材料层a，使得第一材料层a与第二材料层b相分离。因为材料层a可透光而材料层b吸光，则当激光脉冲串辐照至材料层a时，激光脉冲串可穿过材料层a并抵达材料层b且无法穿透材料层b。如此，则该辐照的激光脉冲串则会在材料层a、b的相界面处被材料层b所吸收，并形成等离子体，产生热和超声波。同时，由于相互贴合的两种材料层自身热力学和机械性能的差异，两材料层将会于界面处逐渐分离。此外，激光剥离中，等离子体的增强会有效提高材料的剥离效率，降低脉冲间距就是一个极为有效的方法。同时，激光与材料相互作用时，无论是温度的上升还是等离子体的强度都取决于激光的峰值功率(脉冲峰值功率＝脉冲能量密度/脉冲宽度)。本方案改变了传统的激光均匀单脉冲的方式，而替换为激光脉冲串的模式，脉冲串是近些年来提出的特殊的脉冲模式，其特点是保持固有的激光脉冲输出频率，把单个脉冲拆分成若干个脉冲(脉冲串)，但总脉冲能量不变，脉冲串内部的子脉冲数目和能量可以根据需要进行调节。利用脉冲串进行激光剥离，不仅可以不明显降低脉冲能量(能量密度和峰值功率)，又可以降低脉冲串中子脉冲之间的间隔，从而可极大地提高激光剥离的精度和效率。

在上述方案基础上，于另一具体实施例中，可通过控制激光能量、重复频率和脉冲宽度来调整剥离效果。具体可控制所述激光脉冲串的脉冲峰值功率低于被剥离材料的损伤阈值，且峰值功率大于或等于被剥离材料的分离阈值。激光剥离材料，需激光穿透其中一材料层并被另一材料层吸收，使得激光的能量聚焦到两层材料的相界面上。通过控制脉冲峰值功率，使得脉冲串的能量要足够大到可分离两材料，同时又不可严重损伤材料。

结合图3，在一具体实施例中，所述激光脉冲串由纳秒激光光源经脉冲串输出模式而形成。所述纳秒激光光源波长为1064nm、532nm、355nm或266nm。所述激光脉冲串重复频率为10～300khz，激光脉冲串之间的时间间隔为33～100μs，激光脉冲串内部子脉冲的宽度为2～50ns，子脉冲之间的间隔为20～200ns。利用此种纳秒激光辐照材料层a的表面，从而可使得材料层a与材料层b两相分离。材料的激光剥离是一个材料去除的过程，激光等离子体的增强会有效提升材料的剥离效率。且降低脉冲间距就是一个有效的方法。鉴于目前均匀单脉冲激光剥离方式绝大多数脉冲激光的脉冲间距是微秒量级，本方案将脉冲间距缩短到纳秒量级，如此，等离子体的增强会更加明显，进而材料的激光剥离效率亦会明显提高。

结合图4，在一具体实施例中，所述激光脉冲串由皮秒激光光源经脉冲串输出模式而形成。所述皮秒激光光源波长为1064nm、532nm或355nm。所述激光脉冲串重复频率为10～1000khz，激光脉冲串之间的时间间隔为1～100μs，激光脉冲串内部子脉冲的宽度为2～300ps，子脉冲之间的间隔为0.05～200ns。利用此种纳秒激光辐照材料层a的表面，从而可使得材料层a与材料层b两相分离。即采用皮秒激光，可进一步缩短脉冲间距，提升剥离效率。

本方案中，利用激光脉冲串辐照透光层材料a的表面，使得激光脉冲串可穿透第一材料层a并被不透光的第二材料层b所吸收，使得在两层材料的相界面上产生等离子体，形成热和超声波，由于两材料层热力学和机械性能的差异，从而使得两材料层相互分离。且相比于现有技术中采用均匀的单脉冲激光进行材料剥离，本方案中采用脉冲串不仅可维持所需要的脉冲能量，同时还可降低脉冲之间的间隔，并可极大得提高剥离精度和效率，以及降低对材料界面的损伤。

此处第一、第二……只代表其名称的区分，不代表它们的重要程度和位置有什么不同。此处，上、下、左、右、前、后只代表其相对位置而不表示其绝对位置。以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。