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金属学报, 2026, 62(8): 1357-1375 DOI: 10.11900/0412.1961.2025.00417

综述

激光诱导转移技术制备超精细导电图案研究进展

袁康1,2, 曹文鑫,2, 孙春强1,2, 王卓超1,2, 王笑笑2, 张宇民1, 朱嘉琦,1,2

1 哈尔滨工业大学 航天学院 哈尔滨 150001

2 哈尔滨工业大学 郑州研究院 郑州 450000

Research Progress on the Preparation of Ultrafine Conductive Patterns Using Laser-Induced Transfer Technology

YUAN Kang1,2, CAO Wenxin,2, SUN Chunqiang1,2, WANG Zhuochao1,2, WANG Xiaoxiao2, ZHANG Yumin1, ZHU Jiaqi,1,2

1 Aerospace College, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China

2 Zhengzhou Research Institute, Harbin Institute of Technology, Zhengzhou 450000, China

通讯作者: 朱嘉琦，zhujq@hit.edu.cn，主要从事红外薄膜与晶体研究; 曹文鑫，caowenxin@hit.edu.cn，主要从事功能涂层研究

收稿日期: 2025-12-22   修回日期: 2026-01-12  

基金资助: 国家自然科学基金项目(52102039)
国家自然科学基金项目(52032004)
中国航空科学基金项目(2022Z065077001)
黑龙江省重点研发计划项目(GA21D001)
黑龙江省重点研发计划项目(2023T160156)
黑龙江省重点研发计划项目(2022ZX06C05)
黑龙江省重点研发计划项目(2024ZX12C08)
黑龙江省重点研发计划项目(GJLX20240001)

Corresponding authors: ZHU Jiaqi, professor, Tel:(0451)86417970, E-mail:zhujq@hit.edu.cn; CAO Wenxin, professor, Tel: 15945677968, E-mail:caowenxin@hit.edu.cn

Received: 2025-12-22   Revised: 2026-01-12  

Fund supported: National Natural Science Foundation of China(52102039)
National Natural Science Foundation of China(52032004)
Aeronautical Science Foundation of China(2022Z065077001)
Heilongjiang Provincial Key Research and Development Program(GA21D001)
Heilongjiang Provincial Key Research and Development Program(2023T160156)
Heilongjiang Provincial Key Research and Development Program(2022ZX06C05)
Heilongjiang Provincial Key Research and Development Program(2024ZX12C08)
Heilongjiang Provincial Key Research and Development Program(GJLX20240001)

作者简介 About authors

袁 康，男，1999年生，博士生

摘要

超精细导电图案的制备是推动电子器件向微型化、柔性化和集成化方向发展的关键技术，对新一代微电子、光电子及柔性器件的创新突破具有不可替代的关键价值。激光诱导转移(LIT)技术凭借其高精度、非接触、材料适应性强的独特优势，大幅提升了超精细图案的分辨率和跨材料兼容能力。近年来，围绕LIT技术的研究在机理探索、工艺优化及应用拓展等方面取得了显著进展，但目前关于“工艺参数-转移机理-高性能应用”之间的内在关联仍缺乏系统性解构，制约了该技术从实验室研发向工业级应用的转化。鉴于此，本文首先回顾了LIT技术从概念提出到多领域应用的发展历程，介绍了LIT技术的转移过程及其在超精细导电图案制造中的优势；进而深入解析了以热效应为主导和以动量传递为核心的两类转移机制，并讨论了材料特性、激光参数和供体-受体界面间距等关键工艺参数对超精细导电图案质量的影响规律。在此基础上，对比分析了单次脉冲转移、多次脉冲叠加转移及复合工艺集成等多种技术路径的特性差异与适用场景。最后，系统总结了基于LIT技术制备的超精细导电图案在微电子电路修复、高性能传感器、柔性可穿戴电子及电池制造等领域的典型应用案例。

关键词： 激光诱导转移; 超精细导电图案; 微纳制造

Abstract

The fabrication of ultrafine conductive patterns serves as a core enabling technology propelling the evolution of electronic devices toward miniaturization, flexibility, and high-density integration. Driven by the rapid development of emerging fields such as Internet of Things terminals, flexible wearable electronics, and microenergy devices, the demand for electronic devices in terms of pattern linewidth precision, cross-substrate compatibility, and complex structure adaptability continues to escalate. However, traditional fabrication techniques face inherent bottlenecks in balancing precision control, flexible adaptability, and cost-effective fabrication. Laser-induced transfer (LIT) technology, leveraging its unique advantages of high precision, noncontact processing, and broad material compatibility, has remarkably improved the resolution of ultrafine patterns and expanded cross-material adaptability. This technology provides an innovative technical solution for addressing traditional process bottlenecks in this domain. In recent years, LIT-related research has achieved substantial advancements in mechanistic elucidation, process optimization, and application extension. Nevertheless, a systematic review synthesizing its key progress and evolving trends is still lacking. Accordingly, this review systematically summarizes the current research status and future development directions of LIT technology for the fabrication of ultrafine conductive patterns. First, it traces the technological evolution of LIT from conceptual initiation to multifield practical applications, elaborating on the core transfer process of LIT and its inherent advantages in ultrafine conductive pattern fabrication. It subsequently delves into two major transfer mechanisms, namely, thermally dominated and momentum-transfer-driven mechanisms and systematically discusses the regulatory effects of critical process parameters (e.g., material intrinsic properties, laser process parameters, and the donor-receiver interface distance) on the quality of ultrafine conductive patterns. On this basis, this review conducts a comparative analysis of the performance characteristics and suitable application scenarios of multiple technical implementation routes, such as single-pulse transfer, multipulse superposition transfer, and integrated composite processes. Finally, this review systematically summarizes the typical application cases of LIT-fabricated ultrafine conductive patterns in fields including microelectronic circuit repair, high-performance sensor fabrication, flexible wearable electronics, and battery manufacturing.

Keywords： laser-induced transfer; ultrafine conductive pattern; micro-nano manufacturing

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本文引用格式

袁康, 曹文鑫, 孙春强, 王卓超, 王笑笑, 张宇民, 朱嘉琦. 激光诱导转移技术制备超精细导电图案研究进展[J]. 金属学报, 2026, 62(8): 1357-1375 DOI:10.11900/0412.1961.2025.00417

YUAN Kang, CAO Wenxin, SUN Chunqiang, WANG Zhuochao, WANG Xiaoxiao, ZHANG Yumin, ZHU Jiaqi. Research Progress on the Preparation of Ultrafine Conductive Patterns Using Laser-Induced Transfer Technology[J]. Acta Metallurgica Sinica, 2026, 62(8): 1357-1375 DOI:10.11900/0412.1961.2025.00417

超精细导电图案作为微电子、光电子及柔性电子器件中的关键功能结构，泛指特征尺寸达微米乃至亚微米量级、可在基板表面实现信号传输与电路互联的导电微结构，其性能与制备精度直接决定了新一代电子器件在微型化、柔性化和集成化方向的发展进程[1]。目前已应用的导电图案材料涵盖金属(如Au、Ag、Cu)、金属氧化物(如氧化铟锡(ITO))、导电聚合物(如聚(3, 4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS))及碳基材料(如石墨烯、碳纳米管)等[2]。如何实现这些材料的高分辨率、高兼容性和低成本图形化制造，已成为当前微纳加工与柔性电子领域亟待解决的核心挑战[3,4]。在理想条件下，超精细导电图案的制备不仅需要突破亚微米级分辨率的工艺瓶颈，还需兼顾对柔性基板的适应性及面向规模化生产的可行性，因而高度依赖材料体系、加工工艺与器件结构三者之间的协同创新[5]。

在当前技术体系中，超精细图案制造技术呈现多路径并行发展的格局。光刻技术通过柔性光刻胶研发、低温工艺优化等技术创新突破了传统刚性基底的耦合约束，逐步提升其与柔性电子制造流程的兼容性[6]；喷墨打印、丝网印刷等增材技术则凭借成本与材料优势，在大面积柔性电路领域占据重要地位[7,8]。但需注意的是，此类技术在实现精度控制、柔性适配与成本效益协同优化的过程中，普遍存在难以全面兼顾的固有局限。这一根本性挑战，凸显了对新型制造技术的迫切需求[9]。在此背景下，激光诱导转移(laser-induced transfer，LIT)技术通过调控激光与物质的相互作用实现功能材料的定向转移，为超精细导电结构的制备提供了突破传统工艺限制的创新技术路径[10,11]。

近年来，LIT技术在超精细导电图案制备领域发展迅速。然而，现有综述多集中于某一特定材料类型或应用方向，或仅对基础原理进行概述，缺乏对近年来材料体系拓展、多参数协同机制及产业化应用中关键瓶颈的系统性总结。本文旨在系统梳理LIT技术在制备超精细导电图案方面的发展历程和研究进展，从LIT制备超精细导电图案的机理、作用机制、关键应用领域等方面对近年来的成果进行梳理，为促进LIT技术在超精细导电图案制造及相关电子领域的深度突破，提供必要的理论支撑与研究方向指引。

1 LIT制备超精细导电图案过程

典型的LIT技术流程包含四个连续的物理阶段：激光能量的选择性吸收、材料的动态响应、蒸气/等离子体驱动的材料定向喷射以及受体基底表面的沉积与固化[12]。根据激光作用路径与材料转移方向的不同，LIT技术可分为两种主要类型：激光诱导前向转移(laser-induced forward transfer，LIFT)技术和激光诱导后向转移(laser-induced backward transfer，LIBT)技术[13]。如图1a和b[14]所示，在LIFT过程中，激光自上而下透过透明供体基板聚焦于界面处，通过局部熔融、汽化产生的高压蒸汽或冲击波，驱动供体材料沿激光传播方向剥离并沉积至下方的接收基底；而在LIBT过程中，材料的转移方向与激光入射方向相反，通过热应力或机械波作用实现逆向转移[14,15]。LIFT与LIBT的核心装置及光路特征对比汇总于表1[13~15]。图1c和d进一步展示了两种技术典型的转移物理过程。如图1c[14]所示，通过激光诱导的热应力波与惯性效应，可实现供体材料在固态条件下的整体剥离与定向转移，从而最大程度地减小相变诱导的热影响区(HAZ)。如图1d[14]所示，利用激光通过界面局部汽化产生的高压气相产物驱动，将供体材料以熔融微滴形式喷射至接收基底，这是构建高分辨率图案化的常用途径。

图1

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图1   激光诱导转移(LIT)技术的典型转移机制与过程演化示意图[14]

Fig.1   Schematics of setups for laser-induced forward transfer (LIFT) technology (a) and laser-induced backward transfer (LIBT) technology (b); and dispersion and deposition processes (c) and explosive transfer process (d) of laser-induced donor material[14] (This schematic simplifies the optical path to highlight the core transfer mechanisms. In practical implementations of laser-induced transfer (LIT) technology, a laser focusing optical path is always involved to ensure energy concentration and transfer precision)


表1   激光诱导前向转移(LIFT)和激光诱导后向转移(LIBT)技术的核心装置及光路对比[13~15]

Table 1  Comparisons of core devices and optical paths of LIFT and LIBT technologies[13-15]

Comparison dimensionLIFTLIBT
Transparency requirement for donor substrateLaser→passes through transparent donor substrate→acts on donor material→material is transferred forward to the receiver substrateLaser→directly irradiates the surface of donor material→material is transferred backward to the receiver substrate
Requirement for donor substrateMust be transparent (e.g., glass, quartz) and compatible with laser penetration characteristicsNo mandatory requirement; no reliance on transparent donor substrate
Requirement for receiver substrateNo mandatory requirement; selectable based on application scenariosNo mandatory requirement; selectable based on application scenarios

Device complexity

Relatively high; requires supporting transparent donor substrate and precise optical path calibration systemRelatively low; eliminates the need for transparent donor substrate and related optical path adaptation components, featuring a simpler structure and reduced difficulty in optical path calibration

Core advantage

Compatible with various donor material systems, offering broad compatibility

Simplified device structure, lower cost, compatible with opaque donor materials, and avoids material limitations and losses caused by transparent substrates

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2 LIT技术发展历程

从早期的概念验证到如今的多场景应用(图2)，LIT技术的演进历程呈现出三大核心驱动逻辑：激光设备的迭代升级、材料体系的创新拓展以及理论模型的持续优化。

图2

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图2   LIT技术的发展历程

Fig.2   Development history of LIT technology (DNA—deoxyribonucleic acid, NWs—nanowires, NP—nano particles, LED—light emitting diode, MAPLE-DW—matrix-assisted pulsed laser evaporation direct write, DR-LIFT—dynamic release LIFT, TP-DRL—triazene polymer dynamic release layer)


2.1 技术萌芽期(1970~1990年)

1970年，Levene等[16]借助激光实现聚乙烯色带的局部汽化，将黑色墨水或彩色染料转移至Mylar基底，首次达成基于激光热效应的材料定向转移，为早期LIT技术的工艺框架奠定了基础。1986年，Bohandy等[17]在真空环境下利用脉冲准分子激光，实现铜薄膜向石英基底的精密转移，验证了金属材料激光转移的可行性，标志着LIT技术从图形印刷正式迈入微电子制造领域，并正式提出“激光诱导向前转移”术语。鉴于早期研究多聚焦于前向转移机制，LIFT在相当长一段时期内被直接作为激光诱导转移技术的同义简称。1988年，该团队[18]进一步在大气环境中成功实现铜/银导线的转移，突破了真空工艺限制，为柔性电子制造开辟了新路径。

早期LIT系统主要由脉冲激光器、二维移动平台及手动对准模块组成，转移材料以金属薄膜为主，包括Au、Ag、Cu等，受体多为陶瓷、硅片等刚性基底[19]。然而，受限于长脉冲激光引发的热扩散效应，聚合物、半导体等热敏材料极易因不可逆的热损伤而转移失效，图案分辨率难以满足精细电路的制造需求[20]。

2.2 材料扩展期(1991~2010年)

20世纪90年代以后，研究重点逐渐从基础金属转移转向多功能材料兼容性的提升。除持续优化Cu、Ag等金属的转移工艺外，利用LIT技术成功实现了氧化物(如Al2O3、V2O5)、半导体(如Ge-Se薄膜)和导电聚合物等多种功能材料的图案化沉积[11]。此外，其他技术变种的优化进一步拓展了LIT技术的应用范围。1999年，Piqué等[21]提出了基质辅助脉冲激光蒸发直写(MAPLE-DW)技术，利用聚合物基质优先吸能汽化产生的温和蒸汽压驱动包裹的功能材料定向转移，有效保护了热敏组分。2004年，Fernández-Pradas等[22]开发了基于动态释放机理的吸收层辅助LIFT (DR-LIFT)技术，利用Ti金属层吸能产生的等离子体冲击波间接驱动顶层组分，规避了激光对生物分子的直接光热破坏，标准化了生物微阵列的制备流程。2007年，Fardel等[23]采用三氮烯聚合物(TP)作为吸收层，利用激光诱导TP光化学分解产生的冲击波，成功实现了电致发光聚合物薄膜的无损转移与有机发光二极管(OLED)像素的制备。该技术解决了有机发光材料的热降解难题，推动了LIT技术在有机电子领域的应用。2009年，Kattamis等[24]通过激光诱导聚酰亚胺中间层产生尺寸可控的蒸汽气泡，借助其膨胀流体动力学构建了低黏度油墨的无杂质转移路径，突破了传统喷射式转移对流体黏度的限制。上述系列技术突破显著提升了激光诱导转移技术在材料兼容性、三维(3D)打印能力和特定应用领域的适应性，其核心机制与影响总结于表2[21~24]。

表2   常见LIT技术突破的核心机制总结[21~24]

Table 2  Summary of the core mechanisms of technical breakthroughs in common LIT technology[21-24]

Technical variantEnergy transfer mechanismCore problem addressedExpansion of application fieldRef.
MAPLE-DWMatrix vaporization generates moderate vapor pressurePhase-change damage of heat-sensitive materialsOrganic semiconductors, bio-inks[21]
DR-LIFTPlasma expansion of the metal absorption layer generates pressure wavesDirect photothermal damage of materialsMicrofluidic chips, diagnostic sensors[22]
TP-DRLPhotodecomposition of polymers releases gases to generate shock wavesThermal degradation of organic materialsOLED, QLED displays[23]
BA-LIFTPolymer bubble expansion drives fluid flowSplash control for high-resolution fluid transferFlexible circuits, transparent electrodes[24]

Note: BA-LIFT—bubble assisted LIFT, OLED—organic light-emitting diode, QLED—quantum dot light-emitting diode

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2.3 应用爆发期(2011年至今)

2010年后，LIT技术在高精度三维结构制造、功能器件集成及产业化应用方面取得突破性进展。在3D微纳结构与复杂器件方面，Zenou等[25]发展了“喷射(jetting)模式”LIFT技术，成功打印了Cu-Ag合金的高深宽比3D结构，拓展了LIFT技术在微机电系统(MEMS)制造中的应用。在电子器件与功能材料方面，Sopeña等[26]利用LIFT技术打印银纳米线网络，成功制备出低电阻、高透光率的透明电极，其性能满足柔性显示与光伏器件的需求。在传感器领域，Palla Papavlu等[27]采用反应性LIFT (rLIFT)技术分解了SnCl2(acac)2前驱体，原位制备了Pd掺杂SnO2气体传感器，其对乙醇的响应灵敏度较商用喷墨打印器件提升4倍。

2020年以来，LIT技术呈现出从基础研究向工业化应用加速迈进的转型态势。在微电子及微显示领域，该技术借助激光脉冲对微米级半导体结构的精准剥离与定向转移，有效克服了传统转移技术精度欠缺的瓶颈，进而显著提升显示器的成像分辨率[28]。功能材料的转移范围亦进一步扩展至太阳能界面蒸发材料、高分子功能材料及新型发光材料等，突破了传统金属与半导体材料的局限[29]。Li等[30]采用LIFT技术完成了银纳米颗粒的高精度图案化制备，将其应用于高效太阳能界面蒸发黑金属吸光体的构建，最终在宏观尺度下实现了优异的太阳能-热能转换效率。北京工业大学季凌飞团队[31]聚焦超快激光与微型发光二极管(MicroLED)相互作用的物理过程，提出了利用时域整形超快激光诱导原位纳米颗粒共振效应，辅助实现小尺寸MicroLED的定向、精准可控转移，发展出一种无掩模MicroLED图案化巨量转移技术，极大地拓展了超快激光在微显示制造中的应用前景。

3 LIT制备超精细导电图案的物理机制

根据能量转化与物料驱动方式的主导差异，LIT技术的转移机制主要演化为“热效应主导型”与“非热效应(动量传递)主导型”两大技术路线。为深入解析该瞬态过程的内在机制，高速摄像等原位观测手段已被广泛用于研究该过程，研究者得以直接捕捉微滴形成、拉伸及沉积的动态行为，为理解激光-材料-界面三者间的复杂耦合关系提供了关键实验证据[32]。此外，数值仿真已成为揭示转移过程机理的重要手段。黄亚军等[33]对液体激光诱导转移过程进行了格子Boltzmann仿真研究，发现气泡的快速膨胀会诱发材料的向前转移，而其剧烈收缩会导致材料的向后转移，证实液体LIT机制的核心与气泡动力学行为密切相关。Moreno-Labella等[34]则聚焦LIFT与气泡辅助LIFT (BA-LIFT)过程中的复杂流体流变学难题，建立了耦合相场法(PF)与有限元模型(FEM)的专属计算框架，成功模拟了高黏度银浆与低黏度水-甘油混合物的转移演变，为预测不同体系下的液滴形貌与沉积行为提供了可靠的理论工具。

3.1 热效应机制

3.1.1 非平衡能量传递与熔池形成

当激光脉冲辐照至材料表面或内部时，光子能量优先通过辐射被自由电子吸收，导致电子体系的温度在飞秒至皮秒量级内急剧升高。由于晶格的升温完全依赖电子-声子耦合过程的能量传递，存在明显的弛豫滞后，形成“电子热-晶格冷”的非平衡状态[35]。这种非平衡态有助于抑制材料整体的热扩散，避免过度熔融导致的图案模糊，仅在膜-基底界面形成局部薄层熔融区，满足超精细图案的转移需求。该过程可通过双温模型(TTM)定量描述电子与晶格的温度演化，进而作为评估材料局部熔化与汽化状态的重要依据，模型核心方程如式(1)和(2)所示[36,37]：

 Ce∂Te∂t=∂∂zKe∂Te∂z-g(Te-Tl)+S
ClTl∂Tl∂t=g(Te-Tl)

式中，Ce和Cl分别为电子和晶格热容；t为瞬态时间变量；Te和Tl分别为电子和晶格温度，Te与Tl的差值决定HAZ大小；Ke为电子热导率；g为电子-声子耦合因子；S为激光热源项；z为空间坐标变量，用以表征材料内部不同深度的热空间分布。当激光能量输入足够大时，通过式(1)计算可知，Te快速升高，随后高能电子通过电子-声子散射将能量传递给晶格，使Tl超过材料的熔点。当S继续增大时，Tl超过沸点，界面局域汽化产生的强烈蒸汽压或等离子体反冲压力驱动熔融供体材料定向弹射。此时，通过调控S使激光通量达到熔融阈值(Fₜₕ, melt)，但低于汽化阈值(Fₜₕ, vapor)，可使熔池呈浅而宽的形态，有利于高精度图案的制备。

3.1.2 能量吸收与熔池形态调控

随着电子-晶格能量耦合的持续进行，晶格温度在脉冲结束后迅速升高至材料熔点，材料迅速达到热平衡状态并形成浅熔池，其能量吸收遵循Beer-Lambert定律[38]：

I(z)=I0(1-R)exp(-αz)

式中，I为激光强度(W/m2)，I0为入射激光强度，R为表面反射率，α为吸收系数。该定律定量描述了光场强度在材料纵向深度方向的指数衰减规律，从源头上决定了初始热源的时空分布，进而调控后续热传导引发的熔池深宽比。Khorasani等[39]研究了熔池形成与激光能量密度的关系，发现激光能量密度直接影响熔池形态：在低能量密度下，热量以传导方式扩散，形成浅而宽的熔池；在高能量密度下，材料快速蒸发产生蒸汽羽流，形成深而窄的熔池(图3[39])。这种熔池形态的特征差异将直接控制液体射流的剪切状态，进而对后续图案转移的边缘轮廓度与均匀性产生决定性影响。

图3

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图3   能量通过表面和熔池转移[39]

(a) shallow melt pool test case (b) deep melt pool test case

Fig.3   Energy transfer through the surface and meltpools[39]


3.1.3 熔融-汽化阈值量化与蒸汽压力驱动机制

热效应转移的精度核心依赖对Fₜₕ, melt和Fₜₕ, vapor的精准控制。其中，Fₜₕ, melt是材料表层达到熔点所需的最小激光通量。当界面温度突破相变温度时，薄膜发生固-液转变，熔池在表面张力驱动下收缩脱附，为物质定向传递奠定物理基础[40]。Fₜₕ, melt由材料比热容(cₚ)、初始温度(T0)、熔点(Tₘ)、熔化潜热(Lm)，以及由激光脉冲宽度(τp)决定的有效熔化深度(d)等参数共同决定[41]：

Fth, melt=ρcp(Tm-T0)d+ρLmdτp(1-R)

式中，ρ为密度。

当熔池受到持续激光辐照而导致局域温度飙升至沸点以上时，表层相变将演变为剧烈的非平衡汽化，并伴随产生强烈的向下蒸汽反冲压力。在高瞬态热流密度激发作用下，熔池内部甚至会触发瞬时均质沸腾。由于Fₜₕ, vapor需克服材料汽化潜热(Lv)，其理论边界值通常远高于Fₜₕ, melt，表达式为[42]：

Fth, vapor=Fth, melt+ρLvdτp(1-R)

这个过程遵循动量守恒定律，激光诱导产生的蒸汽压力(Psteam)是驱动材料转移的主要动力，Pₛₜₑₐₘ与汽化体积(V)和能量沉积速率(dE / dt，其中，E为激光脉冲的瞬态电场强度幅值)正相关[43]，其具体数值可通过气体动力学方程或实验标定获得。局部过热程度决定了蒸汽压力的大小，而能量沉积速率则直接影响过热水平，进而调控转移材料的喷射速率与形态。

3.1.4 转移界面的脱附-黏附动态平衡机制

材料的高效转移依赖供体基板表面的脱附作用与受体基板表面的黏附作用之间的动态平衡关系。在辐照初期，激光诱导供体膜与供体基底(DS)界面发生微量气化，产生的气相产物解吸并伴随体积剧烈膨胀，在微米级缝隙中建立起极高的空隙压力(Pvoid)，当空隙压力超越薄膜与DS界面的附着力(Fad)时(即Pvoid > Fad)，熔融材料膜剥离并收缩为球形液滴。随后，液滴转移至受体基板(AS)后，通过金属熔体的瞬态冷凝固化或纳米颗粒的局域低温烧结行为实现异质界面的牢固结合[44]。值得注意的是，当对熔化材料表面进行持续激光处理时，会发生表面蒸发；当激光功率接近表面损伤阈值时，激光束与表面的相互作用会诱导形成纳米级周期性结构，这类结构会显著改变表面润湿特性与黏附能力，进而影响转移后图案的稳定性[45]。

3.2 动量传递机制

3.2.1 光子动量直接驱动

当超短脉冲激光作用于透明供体基底时，其脉冲持续时长远短于材料内部电子与晶格间的能量弛豫周期，导致热量难以发生有效扩散。在此过程中，光子直接向材料表面传递动量，借助隧道电离效应生成低密度等离子体。随后，由热弹性声学冲击或Coulomb爆炸产生的强瞬态应力波(而非热效应引发的汽化熔融)直接驱动供体材料剥离，形成典型的“冷转移”机制。该材料的电离模式通常采用Keldysh参数(γ)量化，表达式如下[46]：

γ=ω2meEgeE

式中，ω为激光角频率，me为自由电子质量，Eg为材料的本征带隙，e为电子电荷量。当γ< 1.5时，隧道电离占主导，强电场压缩Coulomb势阱，电子无需吸收光子即可穿越带隙。等离子体爆发后，其能量弛豫特性由电子-电子碰撞弛豫时间(τe)描述，表达式如下[47]：

τe=3me(kBTe)3/242πZ*e4nelnΛ

式中，kB为Boltzmann常数，Z*为电离态数，ne为激发电子密度，lnΛ为Coulomb对数。通过式(7)可计算出电子弛豫时间，有力支撑了以下物理本质：超快应力驱动下，电子体系虽承载极端能量注入，但因能量卸载极速，晶格在相变剥离前基本保持原相冷态，从而达成无热损伤转移。

光子动量为主导的转移避免了剧烈的相变，转移的材料能够更好地保持其原始状态。Amoako[48]指出，飞秒LIFT技术使用超短脉冲，能实现纳米级分辨率和完整固体相材料的转移，避免了传统纳秒激光的热损伤，从而保留材料的微观结构，已被证实可实现纳米级分辨率图案的制备。Kuznetsov等[49]采用飞秒脉冲辐照60 nm金膜，形成无熔融飞溅的亚微米结构，证明动量主导转移能够保留材料的原始结构

3.2.2 气动膨胀驱动的动量传递

气动膨胀驱动机制的核心是在供体薄膜与基底之间增设动态释放层(DRL)。DRL吸收激光能量后瞬间气化或分解，产生高压气体或冲击波，推动材料定向喷射。这类似于“气动枪”效应：气体膨胀提供动量，适用于液体或脆性材料转移，避免直接热损伤[50]。DRL的选择需根据供体材料特性进行优化：金属DRL (Ti、Au等)适用于液体供体，其气化产生的冲击波可高效驱动液体喷射；光分解聚合物DRL (TP等)则适用于固体供体(脆性氧化物、有机半导体等)，其分解产物为挥发性气体，可避免供体材料相变，实现完整转移[11]。转移的剧烈程度通过击穿参数(β)控制，β为激光峰值强度(Imax)与DRL击穿阈值(Ith)的比值，其表达式如下[51]：

β=PmaxPth=ImaxIth

式中，Pmax为激光作用下DRL层产生的峰值膨胀压力，Pth为DRL层发生击穿并产生有效气体膨胀的阈值压力。Sun等[52]针对在柔性基底上制备高性能透明导电ITO微结构的挑战，使用TP层作为牺牲层，利用TP中的芳基三氮烯基团发生光分解反应产生的高压气体推力，推动ITO薄膜从供体基板剥离并转移至接收基板，确保了ITO薄膜的完整性和性能，避免直接损伤。该项研究[52]成功验证了高气动能膨胀中间层在柔性电子非破坏性微纳制造中的显著技术优势。

4 关键参数和工艺

4.1 材料特性

常见LIT用材料主要有金属薄膜、半导体、液体油墨和生物材料等，其材料兼容性与转移机制如表3[53~64]所示。由表可知，激光-材料相互作用机制的特异性限制了材料的适用范围，例如热敏感材料(有机半导体、生物活性分子等)易因激光热效应发生降解；光敏感材料(如钙钛矿)可能因光子诱导的离子迁移导致性能退化[57~59]。如何通过DRL设计或脉冲参数优化实现此类功能材料的无损、高保真转移，仍是当前材料体系拓展面临的核心挑战。

表3   常见LIT用材料的兼容性与转移机制[53~64]

Table 3  Material compatibilities and transfer mechanisms for common LIT-used materials[53-64]

Material typeTransfer characteristicKey parameter and caseRef.

Metal thin film

Dominated by melting-solidification phase transformation, with control over thermal diffusion length

Au nanoparticles (60 nm film thickness): 30 fs, 78 nJ, 800 nm diameter;

Cu-Ag alternating layers (4 layers, total thickness ≈ 500 nm): 532 nm laser wavelength, 1 ns, 5 μJ, 10 μm transferred voxel diameter

[53,54]

Biological material

Protected by DRL, enabling low-damage transfer

cDNA: 355 nm laser wavelength, 10 ns, 0.5 μJ, 40 μm spot diameter; peptide microarray (SLEC matrix, 10% w/w): 405 nm laser wavelength, 7 ms, 90 mW, 110 μm fluorescent spot diameter

[55,56]

Semiconductor

Non-linear ionization and lattice reconstruction, relying on beam shaping

Si NPs: 800 nm laser wavelength (linear absorption) to obtain 205 nm particles;

silicon semiconductor components (100 μm × 100 μm × 90 μm): 355 nm laser wavelength, 10 ns, 245-700 mJ·cm-2

[57,58]

Conductive polymer

Sacrificial layer absorbs laser to generate gasification for propulsion, with low-temperature transfer protecting functional groups

PVP/5%f-MWCNT composite material (on Al micro-electrodes): 266 nm laser wavelength, 220 mJ·cm-2, 30 μm × 40 μm pixels;

PEDOT:PSS:GO composite film (80 nm thickness): 193 nm laser wavelength, 15 ns, 450 mJ·cm-2

[59,60]

Liquid ink

Bubble-jet fluid dynamics, breaking through viscosity/particle limitations

Silver paste (50 μm thickness): 532 nm laser wavelength, 15 ns, 3.2 J·cm-2, 70 μm diameter; silver screen printing ink (80 μm film thickness): 1064 nm laser wavelength, 100 ns, 60 μJ, 160 μm voxel diameter

[61,62]

3D structure

Droplet stacking, with optimized interface bonding

Cu pillar (diameter less than 5 μm, length 2 mm): 515 laser wavelength, 6.7 ps, vertical interconnection TS;

Au cantilever ( width × thickness × length = 50 μm × (10-20) μm × (450-800) μm): 532 nm laser wavelength, 0.8 ns, 4 μJ

[63,64]

Note: cDNA—complementary DNA; SLEC—soluble low-viscosity ethyl cellulose; PVP—polyvinylpyrrolidone; f-MWCNT—functionalized multi-walled carbon nanotube; PEDOT—poly(3,4-ethylenedioxythiophene); PSS—poly(styrenesulfonate); GO—graphene oxide; TS—through-silicon, for vertical interconnection applications; transferred voxel diameter—the equivalent diameter of the two-dimensional projection of the three-dimensional material unit transferred under a single laser pulse, which is a core parameter for characterizing processing resolution; w/w—weight by weight

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此外，材料供体膜的厚度不仅直接影响激光能量在膜层中的吸收效率与传递路径，还会通过改变膜层自身微观结构间接调控材料转移的完整性与精准度。Nastulyavichus等[65]探究了膜厚对磁控溅射银供体薄膜的形貌与粗糙度的影响，发现随着银膜厚度的增加，其表面粗糙度(Rz)和平均晶粒尺寸显著增大，如图4[65]所示。粗糙表面会增强激光的多次反射与散射强度，延长能量在膜层中的滞留时间，提升局部吸收效率，但也可能导致能量集中进而引发膜层局部损伤；厚膜中的能量需从表层逐步向内部传递，此过程中晶粒边界散射、热传导损耗会导致能量分布不均。相比之下，薄膜晶粒细小、表面平整、激光反射率较高、能量吸收相对均匀，但整体吸收总量较低，需匹配更高的激光能量密度才能达到转移阈值[66]。

图4

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图4   不同厚度磁控溅射银薄膜表面形貌的SEM像及对应的三维粗糙度分布图[65]

Fig.4   High (a-e) and low (f-j) magnified SEM images of surface morphologies of magnetron-sputtered Ag thin films with different thicknesses, and corresponding 3D roughness maps (k-o)[65] (Rz—surface roughness)


4.2 激光参数

4.2.1 激光波长(λ)

激光波长与供体材料吸收特性的匹配决定能量利用效率，金属的自由电子可高效吸收可见光至近红外波段的光子，而非金属材料通过多光子吸收实现紫外至可见光波段响应，这一差异源于材料光学特性(能带结构、自由电子密度等)对光子能量的选择性响应。此外，Chang和Sun[67]指出，生物材料对紫外波长更为敏感，而近红外波长的热损伤风险较低。波长选择需兼顾吸收系数与加工精度：短波长激光凭借较高的光子能量，可诱导多光子吸收与非线性电离效应，显著压缩HAZ并提高加工分辨率；虽然长波长激光(如近红外波段)的热损伤风险较低，但受衍射极限制约，其加工精度相对受限[68]。

4.2.2 脉冲宽度(τ)

脉冲宽度决定能量沉积的时间尺度，是调控热效应的核心参数，影响材料与激光的相互作用机制[69]。Link和El-Sayed[70]研究了激光脉冲宽度对金纳米棒光热重塑的影响，发现飞秒激光能够促使金纳米棒完全熔化为球形颗粒，而纳秒激光仅引发部分熔化现象，且在纵向等离子体吸收带形成光学烧孔，难以实现彻底熔化。这本质上是因为超快激光(飞秒/皮秒级)的注入时间远短于电子-声子耦合的弛豫时间，能量被牢牢锁死在界面的局域声子网络内，从而能以极低的能量阈值触发高效的“瞬态熔融”；纳秒脉冲的作用周期横跨了经典热传导的时间尺度，严重的向外热扩散耗散迫使其必须大幅提高单脉冲能量或对通量进行补偿，不可避免地导致薄膜或微结构的机械性碎裂失效，限制了其图形分辨率在微米级以上的进一步突破[71]。尽管如此，纳秒激光仍是大尺寸、低精度场景的经济选择。

4.2.3 能量密度(F)

激光能量密度(单位面积吸收的激光能量)直接决定了激光与材料相互作用的强度，进而对导电图案的分辨率、导电性以及HAZ尺寸产生显著影响。能量密度需超过材料转移阈值(Fth)以驱动材料脱离供体，但需低于烧蚀阈值(Fab)以避免过度损伤(即Fth < F < Fab)，形成“有效转移窗口”[72]。当能量密度过低时，可能无法有效转移材料，或者转移的材料与基底结合不牢固，导致图案不连续、导电性差；能量密度过高时，则可能导致材料过度烧蚀、飞溅，形成不规则的图案边缘，降低分辨率。如图5[73]所示，在转移过程中，能量密度通过调控空化气泡的膨胀-坍塌行为影响射流形态：低能量密度下，气泡未充分形成，转移不完全；临界能量密度下，气泡稳态膨胀，射流均匀；过高能量密度下气泡容易破裂，从而引发飞溅[74]。在临界能量密度下，空化气泡维持稳定的Marangoni膨胀流，可在供体-受体间拉伸出连续、均一的微射流，这是构筑超精细平滑导电线条的理想物理状态。

图5

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图5   不同激光能量下气泡形成和银浆转移的动态过程[73]

(a) below critical threshold (b) critical transfer threshold

(c) above critical threshold (d) much higher than critical threshold

Fig.5   Dynamic processes of bubble formation and silver paste transfer under different laser energies[73] (dg—transfer gap, r1—radius of the laser-induced bubble, r2—radius of the silver paste front profile. (I) represents formation of the small bubble under initial laser irradiation; (II) represents hemispherical expansion or unstable fragmentation of the bubble in the direction normal to the surface during evolution, and non-contact or contact shown between the acceptor and the bubble; (III) represents the bubble no longer expanded after laser irradiation was terminated and detachment of the acceptor away from the donor substrate; (IV) represents solidification of the formed line after the separation of donor and acceptor)


4.2.4 光斑尺寸

激光光斑尺寸(聚焦激光束的直径)是决定超精细导电图案最小特征尺寸的基础参数，其物理边界受衍射极限制约，但实际图案尺寸受热扩散与材料动力学行为制约，通常略大于光斑直径。为实现光斑尺寸的精准调控与优化，Shah[74]采用扩束准直系统结合可变光阑机械调节孔径，将有效光斑尺寸精准压减至5~20 μm范围，从而为高集成度互连线制造提供微观尺寸支撑。

4.2.5 脉冲重复频率(f)与扫描速率(v)

激光脉冲重复频率(激光器每秒发射的脉冲个数)与扫描速率(激光束相对于工件的移动速率)通过协同作用，调控单位时间内的脉冲叠加密度与热积累效应，进而决定导电图案的连续性、均匀性及制造效率[75]。脉冲重复频率与扫描速率的耦合直接决定图案连续性，扫描速率通过改变激光与材料的作用时间调控热输入。在LIT过程中，扫描速率通常控制在0.1~1 m/s的低速率区间，以匹配材料转移的动力学响应时间，确保转移过程稳定[76]。

4.3 供体-受体间距(ΔZ)

供体与受体的间距通过调控材料飞行轨迹与沉积形态影响图案质量。当供体-受体间距接近接触状态时，转移材料脱离供体后直接撞击接收表面，其铺展范围主要受限于激光作用区域。杨丽[77]研究了供体-受体间距对沉积点形貌、尺寸的影响，结果如图6[77]所示。当ΔZ = 0时，动能分布不均，形成轮廓清晰的“弹坑”结构，厚度均匀性较差；当ΔZ = 10 μm时，动能均匀化使“弹坑”消失，边缘模糊程度降低，厚度均一性显著改善；当ΔZ = 30~40 μm时，动能过度衰减导致沉积点尺寸缩小、厚度变薄，最终可能转移失败。

图6

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图6   不同供体-受体间距的80 nm厚铜膜沉积点的形貌特征[77]

(a) ΔZ = 0 (b) ΔZ = 10 μm (c) ΔZ = 30 μm (d) ΔZ = 40 μm

Fig.6   Morphological characteristics of deposition spots in 80 nm-thick copper films with different donor-receptor spacings (ΔZ)[77]


4.4 激光参数的耦合作用机制与协同优化

4.4.1 激光参数内部耦合

各激光参数通过能量分布、时间尺度及热积累等机制形成强耦合效应。脉冲重复频率与扫描速率的耦合是决定图案连续性的核心因素：高扫描速率需搭配高单脉冲能量以补偿效率损失；低扫描速率需控制热积累以保障质量。此外，波长与能量密度呈近似线性负相关，短波长光子能量高，可降低材料转移阈值，无需高能量密度即可实现有效转移；长波长光子被材料吸收后热量易扩散，需提高能量密度补偿。小光斑需匹配低能量密度以抑制热扩散；大光斑需提高能量密度以确保材料充分转移[68]。

4.4.2 材料特性与激光参数的耦合

材料的光学、热学、力学特性直接主导激光参数的适配区间，决定能量利用效率与热损伤控制效果。脉冲宽度与材料热扩散长度的耦合直接调控热损伤范围。同时，高导热性材料需匹配短脉冲宽度与高重复频率，以抑制热扩散导致的分辨率下降；低吸收系数材料则需通过缩短激光波长或增加能量密度，补偿吸收不足，同时需避免高能量引发的材料飞溅。Biswas等[78]研究了重复频率对激光诱导均匀微结构形成和表面纹理的影响，发现Cu的高导热性使其适合高f与高v的组合，而Ti因熔化层持续的介电效应，需采用低f或间歇扫描。实际激光加工过程中应根据材料的热导率、相变特性调整f、v及冷却策略。

4.4.3 供体膜厚与激光参数、间距的耦合

供体膜厚通过改变能量沉积深度与材料飞行动能，与激光参数、供体-受体间距形成协同约束。徐海钊等[79]研究发现，当金属膜厚度与激光热扩散长度相近时，激光能量能够有效局限在膜内，形成细小的喷射液滴；而当膜厚远大于热扩散长度时，膜层内部温度梯度大，可能产生不稳定的喷射。因此，供体膜厚度与供体-受体间距存在显著协同效应：较厚供体膜产生的飞片动能更大，需适当增大间距以避免沉积飞溅；较薄供体膜则需减小间距以补偿动能衰减。因此，应根据材料热导率、激光脉冲宽度及供体-受体间距综合确定最佳膜厚范围。

4.5 转移次数

4.5.1 单次脉冲转移法

单次脉冲转移法通过单次激光脉冲完成单个像素点的材料转移，适用于单层薄膜(金属、聚合物、石墨烯)或简单线条图案(如微电极、导线)的快速制备。其核心优势在于工艺高效性与材料普适性，部分场景下无需后处理即可形成功能图案[80]。Nastulyavichus等[65]采用单脉冲非接触转移技术，将银薄膜转移至玻璃衬底上，成功构建出微电路图案，该图案可用于微传感器的电极互连。此外，对于石墨烯等激光损伤敏感性较大的材料，单次脉冲法一般会结合DRL辅助单次转移。Smits等[81]使用三嗪聚合物作为释放层，通过激光照射光解产生N2，推动石墨烯层脱离供体基板，实现简单电极图案的亚微米级精度制备，避免了直接激光照射导致的晶格损伤，实现无损转移。

然而，该技术的结构形成能力有限，仅能构建二维或简单三维结构。当能量略高于转移阈值时，材料易过度汽化产生“环形沉积”缺陷；此外，在复杂结构制造过程中，还可能出现孔隙或形貌不均问题。因此，需精确调控激光能量以避免材料飞溅[82]。此外，单次脉冲转移效果高度依赖激光参数与材料特性的协同匹配，任一参数偏离都会导致转移失败或形貌畸变。尽管如此，单次脉冲转移法避免了多步工艺中可能出现的对准误差，图案精度仅由激光定位精度决定，在小面积、高精度的导电图案制备中具有显著优势。

4.5.2 多次脉冲转移法

多次脉冲转移法通过对同一图案区域进行多次激光扫描操作，利用材料的逐层叠加效应，解决了单次脉冲在制备厚膜结构以及复杂三维构型时面临的技术难题[83]。由于单次转移的金属层较薄，多次叠加可以显著增加导电图案的厚度，从而降低电阻率并提高载流能力，尤其适用于制备大面积图案、厚膜结构或对导电性要求较高的图案。如图7[84,85]所示，通过控制脉冲次数和能量，逐层打印纵横比极高(大于10)的Cu/Ag金属微柱，实现高深宽比结构，直接证实了该方法在复杂三维微纳微电子封装与高密度垂直互连(TSV)领域具有巨大优势[84]。然而，多次转移工艺对每次激光脉冲的对准精度要求极高，一旦单次脉冲的定位偏差超过材料转移尺寸，就会导致图案边缘出现模糊不清的现象，或者线条宽度变粗，进而影响图案的精度与质量。因此，多次转移法需要依赖高精度的运动控制系统，以及能够提供实时反馈的定位技术。

图7

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图7   采用LIT多次脉冲转移法制备的3D金属柱[84,85]

Fig.7   Low (a) and high (b) magnified SEM images of LIFT printed copper metal pillar array (7 × 10 pillars) with a width of 9 µm and a height of 106 µm[84]; SEM images and schematics of fluid LIFT and an Ag pillar (c) and solid LlFT and a Cu pillar (d)[85]


4.6 复合工艺

为进一步拓展LIT技术的应用范围，研究者将LIT技术与其他工艺结合，形成复合工艺路线。这类方法通常以LIT技术作为图案化的核心手段，结合后续处理或其他工艺的优势，制备高质量导电图案(图8[86~88])。

图8

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图8   复合工艺路线[86~88]

Fig.8   Continuous wave laser realizing the transfer and synchronous sintering of metal nano-Ag[86] (a); cross-sectional SEM image of the Cr grain layer deposited on a glass substrate by LIFT and electroless plating methods[87] (b); and schematic of nanoparticle structure fabrication by a combination of the nanosphere lithography and LIT[88] (c)


4.6.1 LIT +烧结

直接转移态金属纳米浆料表面活性剂残留导致接触电阻偏高，限制了其导电性能。LIT技术结合后期烧结的复合工艺，是突破这一瓶颈并实现块体级电导率的关键技术路径。为了解决分步处理过程中由于传统热烧结对刚性或柔性热敏基底造成的变形损伤，Lim等[86]开发了连续波(CW)激光协同转移烧结复合技术(图8a[86])。该工艺通过单一激光工艺同步实现金属纳米粒子的转移与烧结，取代了传统脉冲激光转移和分步沉积-烧结的操作，避免了分步工艺中的对位误差，直接在聚合物基底上形成低电阻率的导电层，实现微米级空间分辨率，有效解决了纳米颗粒体系的接触电阻问题。

4.6.2 LIT +化学镀

针对塑料、陶瓷等非导电基底无法直接电镀的问题，LIT与化学镀的复合工艺通过“催化种子层-选择性生长”机制实现导电图案制备。其核心在于利用LIT技术在非导电基底上精准沉积具有催化活性的金属图案，再通过化学镀使金属离子在催化位点优先还原生长，形成高分辨率导电网络。Lee[87]利用LIFT工艺首先在SiO2绝缘基板上选择性、高精度地铺设一层极其均匀的催化金属种子微图案，随后将其整体移入化学镀池，利用溶液中金属离子的自催化选择性还原，使导电层仅在有种子层的微观功能位点定向增厚生长(图8b[87])。经复合工艺改性后，微电极图案的导电性提升约3倍，充分满足微电极的功能需求。这种激光精准转移与化学镀增厚相结合的技术路径，既发挥了LIT工艺的精细加工优势，又借助化学镀使导电性能实现质的飞跃，为高性能微电极及精细导电图案制备提供了高效解决方案。

4.6.3 LIT +光刻

通过光刻技术对受体基底进行图案化预处理，为材料转移提供“空间指引”，可形成“LIT制备功能层+光刻精细加工”的协同流程。Kuznetsov等[88]将纳米球光刻与飞秒激光诱导转移技术结合，首先通过纳米球光刻在玻璃供体基板上制备六边形阵列的金三角形棱柱结构；再利用飞秒激光照射，使三角形结构熔化重塑为球形液滴，并转移至聚二甲基硅氧烷(PDMS)接收基板，形成部分嵌入基板的六边形纳米颗粒阵列。转移后的球形纳米颗粒保持与供体基板相同的六边形排列，嵌入PDMS基板的结构使其具备优异的机械稳定性与抗清洗能力。该工艺既实现了纳米颗粒阵列的高速制备，又保障了结构稳定性与优异光学传感性能，为低成本、高灵敏度光学传感器件的制备提供了创新方案(图8c[88])。

5 关键应用领域

依托跨尺度精度调控能力、广谱材料兼容特性及无掩模直接转移优势，激光诱导转移技术突破了传统制造工艺在柔性基底适配性、多材料集成及超精细结构构筑方面的瓶颈，已在微电子制造与电路修复、高性能传感器制造、柔性与可穿戴电子和电池制造等领域展现出显著的实用价值与产业化潜力(图9)。

图9

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图9   LIT制备超精细导电图案的关键应用领域

Fig.9   Application fields of LIT preparation of ultrafine conductive patterns


5.1 微电子制造与电路修复

在高密度互连线制备与微电路修复场景中，LIT技术能够精准沉积金属线条，用于构建芯片内部或板级高密度互连结构，使其适配集成电路或平板显示面板中微小开路、短路缺陷的修复需求。Orbotech公司已将基于LIT的缺陷修复技术商业化，在液晶显示器(LCD)/OLED面板生产线中实现了99.9%以上的缺陷修复率[89]。在电子器件制造方面，LIT技术可用于有机薄膜晶体管(OTFTs)的源极、漏极、栅极电极，以及微型电容器、电感器等元器件的制备。Chen等[90]通过飞秒激光微加工精准切割石墨烯图案，再结合显微操作器定位转移至目标基底，实现微米级线条宽度的图案化，且成功应用于制备场效应晶体管电极。与此同时，LIT技术与增材制造和卷对卷工艺融合，已被用于印刷射频识别(RFID)天线，并在HiperLAM欧洲合作项目中得到验证[91]。此外，LIT技术通过逐点累积转移实现超精细3D导电结构的直接制造，能够有效攻克柔性聚酰亚胺(PI)基板上LED芯片垂直互连与高密度封装的工艺瓶颈[84]。

5.2 高性能传感器制造

现代传感器的核心性能指标(灵敏度、选择性、响应速率)高度依赖传感元件的微观结构与材料活性，LIT技术通过精准调控材料沉积的空间分布与微观形态，成为推动传感器小型化与高灵敏度化的关键技术支撑。在化学传感器领域，LIT技术可将SnO2、ZnO等金属氧化物纳米颗粒精准沉积于叉指电极表面，构筑高灵敏度气体传感结构。Palla Papavlu等[27]采用rLIFT技术分解SnCl2(acac)2前驱体，制备的Pd掺杂SnO2传感器对乙醇的响应灵敏度较喷墨打印商用产品提升4倍，且在不同湿度环境下能够保持性能稳定性。在生物传感器领域，LIT技术的“无损转移”特性可实现酶、抗体等生物大分子向电极表面的精准转移，构建高活性生物检测阵列。Touloupakis等[92]将菠菜类囊体膜转移至电极表面，制备的Ampere式生物传感器对除草剂Linuron的响应电流达(335 ± 13) nA。在光学传感领域，LIT技术可实现量子点等发光材料的高保真转移。吉林大学刘岳峰团队[93]利用飞秒激光诱导前向转移(FsLIFT)技术，制备出线宽仅2 μm的全彩钙钛矿量子点阵列，且转移后的量子点荧光性能基本没有衰减，为超高分辨率光学传感阵列的构建提供了新路径。开发能够通过单次LIFT工艺转移导电、传感、绝缘、生物识别等多种功能层的集成制造技术，实现“一站式”传感器制造，将成为该领域未来的重要发展方向。

5.3 柔性与可穿戴电子

传统硅基刚性器件难以贴合人体皮肤、纺织物等不规则可变形表面，而LIT技术的低温、非接触及无掩模直写特性，使其成为在热敏感柔性基底上直接构筑高性能导电图案与柔性电路的理想工艺选择。目前，LIT技术可直接操纵高黏度银纳米浆料，在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰亚胺(PI)及PDMS等柔性衬底上印制高保真功能条带，适用于柔性OLED阴极层与驱动控制电路的无损集成。Sopeña等[94]以低成本连续波激光诱导前向转移(CW-LIFT)技术为核心驱动，选择适配柔性基板的Ag/CNF墨水(CNF为碳纳米纤维)，实现了导电电极与功能层的精准印刷，同时结合简单烧结与器件组装，在聚酰亚胺和纸张等柔性基板上制备出可同步检测温湿度与NO2的高性能柔性传感器件，为柔性电子的低成本、规模化制备提供了可行方案。在MicroLED和柔性OLED等下一代显示技术中，LIT技术展现出巨大的产业应用潜力：其不仅可用于直接制造驱动像素的薄膜晶体管(TFT)金属电极，还能与激光剥离(LLO)技术协同运作。LLO技术利用激光将已在刚性基板上生长好的显示器件层剥离，随后高精度地转移到柔性基板上，这是实现真正柔性显示的关键步骤[95]。

5.4 电池制造

相较于传统电极制备和图案化技术，LIT技术通过调控线宽与厚度，采用逐点或逐层累积沉积方式，能够构建具有复杂三维微观结构的电极，可提升电流密度分布均匀性，为高功率密度电池的微型化提供了新思路。Heidman等[96]通过飞秒激光非接触式材料转移与原位硒化反应的协同作用，制备了Cu(In, Ga)Se2 (CIGSe)微型太阳能电池，解决了传统蒸镀法制备微型CIGSe器件时材料利用率低、图案化精度不足的瓶颈。这些充分证明了通过激光技术构建精细的导电与功能图案，是调控电化学反应、提升电池性能的有效途径。尽管LIT技术在实验室和小型原型制作中展现了令人振奋的前景，但其在全球电池制造业，特别是吉瓦级的动力电池量产线上的应用，仍处于非常初级的阶段。这主要是由于LIT工艺转移的材料涂层较薄，使得沉积大量材料变得非常耗时，对于制造宏观尺寸的电池电极而言效率较低。未来，随着技术持续优化与成本降低，LIT技术有望在微型全固态电池、定制化柔性薄膜电池等对复杂电极异质微结构有极高要求的先进能量存储制造领域，发挥不可替代的核心推动作用。

5.5 其他

在生物制造领域，LIT技术具备“温和转移”特性，能够精准构筑生物相容性超精细导电图案，进而满足生物医学器件的功能集成需求。Serra[55]等借助LIFT技术成功制备了高活性脱氧核糖核酸(DNA)微阵列，有效规避了传统印刷技术中易出现的DNA变性难题，为生物传感器的高保真图案化提供了可靠技术方案。与此同时，由LIT衍生的激光辅助生物打印技术，可实现高细胞密度、微尺度有序排列的工程化组织制备[97]。在电子器件制造领域，LIT技术依托其高精度材料转移与低损伤加工的核心特性，在电子器件的电极制备、器件转移及异质集成等关键环节中发挥重要作用。Kaur等[98]采用LIFT技术单步打印In微凸点，成功实现垂直腔面发射激光器(VCSEL)芯片与基板的热压键合，键合后器件的光-电流-电压特性与未键合芯片保持一致，直流电阻未出现显著增加，这一结果证实该技术具有低温、无焊剂及高灵活性的突出优势，适用于高密度光电子器件的互连场景。此外，LIT技术具备无掩模直接制造能力与高长径比结构构筑潜能，在MEMS器件的导电结构与微机械部件一体化制造中展现出独特优势。Luo[99]通过LIT技术的重复金属液滴转移工艺，制备出可作为MEMS器件支撑结构与互连电极的导电微柱，并成功构筑环形线圈、Z形柱等复合导电结构，此类结构能够直接匹配微电机驱动线圈、微型传感器信号传输电极的应用需求。LIT技术的多场景适配能力与工艺创新潜力，不仅拓展了激光诱导转移技术的应用边界，更为跨学科领域的功能融合提供了重要技术支撑，为下一代高性能器件的集成化、微型化制造奠定了基础。

6 总结与展望

LIT技术在超精细导电图案制备领域展现出强大潜力，为突破电子器件微型化、柔性化发展的制造瓶颈提供了创新路径。LIT技术的核心机制在于通过激光能量的精准调控，驱动供体材料向受体基底实现定向、可控转移，其转移动力学主要依赖热主导机制与动量传递驱动机制两大核心路径。从发展进程来看，LIT技术已从早期单纯的物理机制探索，逐步深入至多场耦合下的转移机理精细化解析阶段，明确了激光与材料相互作用、界面演化规律对转移质量的决定性影响，为工艺优化奠定了坚实的理论基础。

精准调控工艺参数是制备高质量超精细导电图案的核心前提，关键参数包括材料特性、激光工艺参数及供体-受体界面距离等，这些参数的协同优化可有效提升图案分辨率、转移均匀性及结构完整性。针对不同应用场景需求，单次脉冲转移法、多次脉冲叠加转移法及复合工艺等成熟技术路径展现出独特的适用性：单次脉冲法适配高分辨率快速制备需求；多次脉冲叠加法可优化复杂结构的成形质量；复合工艺则通过与其他制造技术的融合拓展了工艺灵活性。LIT技术已在多个关键领域展现出明确的工程化潜力：在微电子制造领域，为电路修复提供了高精度、非接触式的解决方案；在传感器制造领域，支持高性能传感电极的微纳结构化制备；在柔性与可穿戴电子领域，适配柔性基底的无损转移需求，实现导电图案制备；在电池制造领域，为电极微结构优化与性能提升提供了新手段，持续为相关领域的技术迭代提供有效支撑。

尽管LIT技术在超精细导电图案制备领域已取得诸多突破性进展，但要实现规模化、产业化落地，仍面临极限性能调控、过程控制、成本与效率优化等核心挑战。未来发展应聚焦“精度突破-性能优化-效率提升-功能拓展”，依托跨学科融合实现系统性创新，具体展望如下。

(1) 新型LIFT机制与技术融合。开发和应用具有更高重复频率、更短脉冲以及可调谐波长的激光源，以进一步突破加工精度与效率的协同提升瓶颈。将LIT与空间光调制技术、近场光学效应、双光/多光束干涉增强及声表面波辅助转移等技术结合，探索突破衍射极限的创新路径，进一步提升图案分辨率与打印质量。

(2) 新材料开发与工艺优化。当前LIT工艺多依赖传统材料体系，未来需转向适配LIT技术特性的专用材料设计，重点开发具有高导电、低温烧结、光固化或流变可调特性的功能墨水与薄膜。同时，积极探索具有特定传感、催化、光学或生物活性的功能复合材料，进一步拓宽LIT技术的应用边界。在工艺上，发展LIT与原位烧结、原位表征及后处理功能化相结合的多模态集成系统，构建“转移-固化-检测”一体化的解决方案。

(3) 拓展应用领域。LIT的技术优势应在更具挑战性与战略性的新兴领域中得到验证与延伸。应将LIT技术应用于生物电子、量子器件、微型能源器件以及可植入/可降解电子等前沿新兴领域。针对工业化需求，开发适配卷对卷生产的高速、高通量LIT装备与工艺体系，推动其在柔性电子、智能包装等领域的大规模落地。

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