[發明專利]一種具有規則褶皺結構的可拉伸電子器件的制備方法

有效

• 申請號: 201611137812.6
• 申請日: 2016-12-12
• 公開（公告）號: CN106601933B
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 孫洪波;馮晶;銀達
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: H01L51/56
• 分類號: H01L51/56;H01L51/48
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司22201
• 代理人: 劉世純

技術領域

本發明屬于光電子技術領域，具體涉及一種制備具有規則褶皺結構的可拉伸電子器件的方法，利用表面加工有微結構的滾輪，控制超薄柔性電子器件與彈性薄膜結合形成規則的褶皺結構，進而解決基于褶皺結構的可拉伸電子器件在面向大規模生產和商業應用中遇到的制備工藝與器件性能不兼容的問題。

背景技術

近年來，隨著電子行業的發展，可拉伸電子器件逐漸走進人們的視野。與傳統的基于硅和玻璃等硬質材料的器件相比，可拉伸電子器件具有柔性、可彎曲和可拉伸等特點，因此適用于可穿戴器件、可拉伸顯示器件和具有生物相容性的醫療器件等新興領域，具有巨大的實用價值。

使超薄柔性薄膜器件產生褶皺結構，進而產生可拉伸性是制備可拉伸器件的一種重要方式。通常，具有褶皺結構的可拉伸系統是將薄膜器件與彈性襯底相結合，利用彈性襯底的拉伸與釋放過程，使薄膜器件在微小尺度上發生彎曲，產生褶皺結構，進而將整個拉伸系統的宏觀拉伸行為，轉換為微小褶皺結構的彎曲行為，使原本沒有彈性的薄膜器件產生可拉伸性。這種方法充分地利用了薄膜器件的柔性，將較為常見的柔性拓展為可拉伸性，使可拉伸器件兼具柔性器件優異的器件性能和彈性材料的拉伸性，因此具有廣闊的應用前景。當前已經報道了許多種基于褶皺結構的可拉伸器件，包括可拉伸集成電路、可拉伸晶體管、可拉伸太陽能電池和可拉伸發光器件等，其中一些可拉伸電子器件由于具有優異的拉伸性和器件性能，已經展現出了在商業化應用上的巨大潛質。然而，這些可拉伸電子器件的制備工藝可能阻礙它們商業化的進程。

商業化要求可拉伸電子產品既要具有高效穩定的性能，同時還需要有可大規模生產、低成本和高產率的制備工藝。在已報道的基于薄膜褶皺結構的可拉伸器件中，具有隨機褶皺結構的可拉伸器件具有低成本的優點，在褶皺形成過程中，幾乎不需要任何設備的輔助，只需要用手指輕按薄膜器件，使其粘貼在具有粘性的彈性膠帶表面即可。但是同時，這種器件也具有非常明顯的缺點，由于褶皺結構具有不可控制的隨機形貌，導致器件性能的均一性和穩定性較差，不同工藝批次的個體之間可能存在巨大差異，不適合商業應用。另一方面，研究人員提出了利用光刻和激光燒蝕等工藝輔助制備形貌規則可控的褶皺的方法，最終制備的可拉伸器件性能穩定均一，不同生產批次的器件之間性能幾乎沒有差異。然而，在制備規則褶皺過程中所用到的光刻、激光燒蝕等工藝，或是價格昂貴，或是耗費時間，都不適合大規模生產，也不適合商業應用。因此，需要找到一種制備方法，既能使得可拉伸器件具有規則的褶皺結構，性能均一穩定，又能滿足商業化大規模生產的低成本、快速和高產率的要求。

發明內容

本發明的目的在于提出一種基于滾輪滾動工藝的低成本、快速、高效率的制備具有規則褶皺結構的可拉伸電子器件的方法。

卷對卷制備工藝是工業生產中一種常用的器件制備工藝，具有快速、連續大規模生產和低成本等優點。近些年，一些研究者利用卷對卷工藝，制備大面積的柔性電子器件，例如薄膜太陽能電池，柔性電極和納米制動器等。同時，將卷對卷設備中的滾輪進行圖案化改造，就可以利用卷對卷工藝快速高效地制備大面的微納結構，具有非常重要的研究意義。深入分析卷對卷工藝，它的核心理念是利用滾輪的連續滾動，進而進行快速的生產，產率的提高降低了生產成本。因此，將滾輪滾動原理應用于具有規則褶皺結構的可拉伸電子器件的制備，將顯著提高可拉伸電子器件的產率，降低生產成本，使可拉伸電子器件同時在器件性能和生產工藝上滿足商業化的需求。