[發(fā)明專利]一種柔性電子功能材料及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711118044.4
• 申請(qǐng)日: 2017-11-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107993972A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姜昱丞;王彬;趙潤(rùn);劉國(guó)珍;高炬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L21/762
• 分類號(hào): H01L21/762;H01L27/12
• 代理公司: 蘇州創(chuàng)元專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司32103
• 代理人: 陶海鋒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種柔性電子材料及其制備方法，尤其涉及一種采用化學(xué)腐蝕剝離制備柔性電子功能材料的方法，屬柔性材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著科技的進(jìn)步，人工智能在人類生活中扮演著越來(lái)越重要的角色，而柔性功能材料特別是柔性電子材料在該領(lǐng)域的應(yīng)用有著巨大的潛力，已引起全世界的廣泛關(guān)注。柔性電子材料所具有的可彎曲特和便攜等性能，使得其在信息、能源、醫(yī)療、國(guó)防等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景，如制備電子皮膚、仿真機(jī)器人、柔性電子顯示器、太陽(yáng)能電池板、可穿戴設(shè)備等。目前，柔性功能材料可概括為兩類：一類是柔性復(fù)合材料，即功能材料本身就是柔性材料，這類材料制備工藝簡(jiǎn)單，抗疲勞度強(qiáng)，但缺點(diǎn)也顯而易見(jiàn)，導(dǎo)電特性差，功能單一；另一類則是以柔性基底為依托、功能薄膜涂覆的材料，這類材料具有功能多樣化，可制備成導(dǎo)電性能良好的電子器件等特點(diǎn)，因此，這類材料應(yīng)用最為廣泛。

然而，由于柔性的襯底材料一般都不能承受高溫等苛刻的條件，導(dǎo)致了一些需要高溫條件生長(zhǎng)、具有良好光電磁等特性的材料不能得以應(yīng)用在柔性器件領(lǐng)域。現(xiàn)有的柔性器件一般是用化學(xué)的方法直接在柔性襯底（如聚乙烯：PE）上合成，制備的柔性材料功能比較單一，導(dǎo)電性能差，在一定程度上限制了柔性電子器件的發(fā)展，因此，提供一種方法制備，使得到的材料既有良好的柔韌特性，又能具備所需功能，具有十分重要的緊迫性和必要性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有的柔性電子材料制備受到高溫條件限制的不足，以及一些功能材料無(wú)法制備成柔性器件的問(wèn)題，提供一種既有良好的柔韌特性，又能具備所需功能的柔性電子功能材料及其制備方法。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是提供一種柔性電子功能材料的制備方法，以硅片為襯底，在襯底上生長(zhǎng)氧化層為犧牲層；采用化學(xué)或物理的方法，在犧牲層上生長(zhǎng)功能性薄膜；將柔性襯底粘貼于功能性薄膜表面，再采用酸腐蝕方法將犧牲層腐蝕后，得到一種柔性電子材料。

本發(fā)明技術(shù)方案中，所述的柔性襯底的材料為聚乙烯或膠帶中的一種。所述的犧牲層為SiO₂或MgO中的一種。所述的功能性薄膜的材料為非晶碳a-C、Au或Pt中的一種。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明技術(shù)方案的一個(gè)優(yōu)化方法是：在襯底硅片表面自然生長(zhǎng)氧化層SiO₂為犧牲層，采用磁控濺射或脈沖激光沉積方法，將非晶碳a-C功能性薄膜生長(zhǎng)于氧化層表面；以聚乙烯PE膜為柔性襯底，將聚乙烯膜加熱至190～210℃，粘貼于非晶碳a-C功能性薄膜表面，得到Si/SiO₂/a-C/PE結(jié)構(gòu)的樣品；將樣品置于質(zhì)量濃度為5%的氟化氫溶液中，腐蝕處理2～5分鐘，得到一種a-C/PE柔性電子功能材料。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明技術(shù)方案的另一個(gè)優(yōu)化方法是：在襯底硅片表面生長(zhǎng)氧化層MgO為犧牲層，采用磁控濺射或脈沖激光沉積方法，在氧化層表面生長(zhǎng)Au功能性薄膜；以聚乙烯PE膜為柔性襯底，將聚乙烯膜加熱至190～210℃，粘貼于Au功能性薄膜表面，得到Si/MgO/Au/PE結(jié)構(gòu)的樣品；將樣品置于質(zhì)量濃度為36%的醋酸溶液中，腐蝕處理120～150分鐘，得到一種Au /PE柔性電子功能材料。

本發(fā)明技術(shù)方案還包括按上述制備方法得到的一種柔性電子功能材料。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1.本發(fā)明提供的技術(shù)方案可先在高溫等苛刻條件下生長(zhǎng)所需要的功能性薄膜，再利用腐蝕剝離法制備柔性材料，克服了一般柔性材料高溫變性不能直接作為基底的缺陷，具有應(yīng)用前景。

2．本發(fā)明以熱塑性樹(shù)脂為柔性襯底，具有非常強(qiáng)的抗疲勞特性以及抗彎折特性，可用于制備高強(qiáng)度工作的器件；同時(shí)，還具有穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，能耐大多數(shù)酸堿的腐蝕，電絕緣性能好，具有優(yōu)異的耐環(huán)境老化性能和柔韌特性，可應(yīng)于可穿戴設(shè)備。

3.本發(fā)明所涉及的原材料價(jià)格低廉，制備工藝簡(jiǎn)單。尤其是以SiO₂為犧牲層，由于被HF溶液腐蝕的SiO₂層僅有幾個(gè)納米厚度，因此，腐蝕剝離后的硅片可以被再次氧化重復(fù)利用，具有經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的特點(diǎn)。而以MgO為犧牲層，則腐蝕液可選用弱酸，用于制備耐酸性差的材料。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例1以SiO₂為犧牲層制備柔性電子功能材料的工藝流程示意圖；

圖2是按本發(fā)明實(shí)施例1制備方法得到的柔性非晶碳樣品在手指壓迫下呈現(xiàn)彎折狀態(tài)的展示圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例1提供的柔性非晶碳樣品的掃描電子顯微鏡圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例2以SiO₂為犧牲層制備的柔性單晶金樣品圖；