[發(fā)明專利]利用掩膜板圖形轉(zhuǎn)移制備具有規(guī)則褶皺的可拉伸器件的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810076799.0
• 申請日: 2018-01-26
• 公開（公告）號: CN108400247A
• 公開（公告）日: 2018-08-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫洪波;馮晶;銀達(dá)
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號: H01L51/50
• 分類號: H01L51/50;H01L51/56
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責(zé)任公司 22201
• 代理人: 劉世純

本發(fā)明公開了利用掩膜板圖形轉(zhuǎn)移制備具有規(guī)則褶皺的可拉伸器件的方法，屬于可拉伸器件的制備技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明利用具有周期性條紋圖案的掩膜板，在彈性襯底上引入一組具有相同條紋圖案的金屬薄膜隔離層，形成包含粘合區(qū)(粘性的彈性襯底表面)和非粘合區(qū)(無粘性的金屬薄膜表面)的復(fù)合彈性襯底。將此復(fù)合彈性襯底預(yù)拉伸到一定應(yīng)變量，然后將超薄柔性有機(jī)光電器件集成至處于拉伸狀態(tài)下的復(fù)合彈性襯底表面，并釋放拉伸應(yīng)力。由于超薄柔性有機(jī)光電器件無法與復(fù)合襯底表面上的條狀非粘合區(qū)進(jìn)行粘合，因此器件上的對應(yīng)區(qū)域在拉伸應(yīng)力釋放后自然隆起，最終形成大面積的具有周期性規(guī)則褶皺的可拉伸器件。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于可拉伸器件的制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及利用掩膜板圖形轉(zhuǎn)移制備具有規(guī)則褶皺的可拉伸器件，通過掩膜板在彈性襯底上引入周期性金屬薄膜隔離層，以獲得具有周期性規(guī)則褶皺的可拉伸器件。

背景技術(shù)

近年來，可拉伸電子和光電子器件作為最具潛力的新一代可穿戴類器件，發(fā)展極為迅速。這些可拉伸器件的研發(fā)已覆蓋到發(fā)光器件、太陽能電池、超級電容器和傳感器等多個方面。在各種制備可拉伸器件的方案中，利用超薄柔性器件形成可拉伸褶皺結(jié)構(gòu)的方案吸引了眾多研究者的關(guān)注，這是因?yàn)檫@種拉伸方案突破了材料和器件結(jié)構(gòu)的限制，有效提高了可拉伸器件制備的靈活性。然而，基于此方案的現(xiàn)有技術(shù)大多只能引入無規(guī)褶皺，由此形成的可拉伸器件存在機(jī)械強(qiáng)度差、拉伸壽命短的問題。此外，個別方法也能夠在可拉伸器件中引入規(guī)則褶皺，但也面臨著加工效率低、成本高等弊端。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提供利用掩膜板圖形轉(zhuǎn)移制備具有規(guī)則褶皺的可拉伸器件的方法。利用具有周期性條紋圖案的掩膜板，在彈性襯底上引入一組具有相同條紋圖案的金屬薄膜隔離層，形成包含粘合區(qū)(粘性的彈性襯底表面)和非粘合區(qū)(無粘性的金屬薄膜表面)的復(fù)合彈性襯底。將此復(fù)合彈性襯底預(yù)拉伸到一定應(yīng)變量，然后將超薄柔性有機(jī)光電器件集成至處于拉伸狀態(tài)下的復(fù)合彈性襯底表面，并釋放拉伸應(yīng)力。由于超薄柔性有機(jī)光電器件無法與復(fù)合襯底表面上的條狀非粘合區(qū)進(jìn)行粘合，因此器件上的對應(yīng)區(qū)域在拉伸應(yīng)力釋放后自然隆起，最終形成大面積的具有周期性規(guī)則褶皺的可拉伸器件。

本發(fā)明通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種利用掩膜板圖形轉(zhuǎn)移制備具有規(guī)則褶皺的可拉伸器件的方法，具體步驟如下：

(1)、利用掩膜板沉積金屬薄膜隔離層；

首先，用3M塑料膠帶在彈性襯底上限制出工作區(qū)，用掩膜板完全覆蓋工作區(qū)并使二者無縫貼合；然后，將覆蓋有掩膜板的彈性襯底置于真空蒸鍍系統(tǒng)中，進(jìn)行金屬薄膜蒸鍍，使得掩膜板的圖案被復(fù)制至彈性襯底工作區(qū)；其中，掩膜板為具有周期性條紋圖案的掩膜板；最后，將蒸鍍完畢的彈性襯底取出，剝離彈性襯底上方的掩膜板，得到具有周期性金屬條紋的彈性襯底；

(2)、制備具有規(guī)則褶皺的超薄柔性可拉伸有機(jī)光電器件；

首先，將步驟(1)得到的具有周期性金屬條紋的彈性襯底沿其工作區(qū)短軸方向進(jìn)行拉伸，并保持拉伸狀態(tài)；然后，取超薄柔性有機(jī)光電器件粘貼至處于拉伸狀態(tài)下的彈性襯底工作區(qū)，使器件的柔性襯底下表面與工作區(qū)完全貼合；并保證超薄柔性有機(jī)器件只與工作區(qū)中的粘合區(qū)進(jìn)行粘合，而不與覆蓋有條狀金屬隔離膜的非粘合區(qū)粘合；最后，釋放彈性襯底上的拉伸應(yīng)力，彈性襯底收縮并使得超薄柔性有機(jī)器件未與工作區(qū)粘合的部分隨之發(fā)生彎曲，向上拱起并形成周期性褶皺，最終獲得具有規(guī)則褶皺的超薄柔性可拉伸有機(jī)光電器件。

進(jìn)一步地，步驟(1)所述彈性襯底為VHB 4905彈性膠帶，表面具有粘性，襯底尺寸為5cm×4cm；所述的彈性襯底上的工作區(qū)尺寸為5cm×0.6cm；所述的掩膜板為具有周期性條紋微結(jié)構(gòu)的鏤空式不銹鋼掩膜板，尺寸為5cm×3.5cm，其中微結(jié)構(gòu)周期為400μm，鏤空部分的寬度為300μm，間隔的條形金屬帶寬為100μm，掩膜板覆蓋至工作區(qū)時二者的長軸相互平行；所述的金屬薄膜隔離層為鋁膜，厚度為20-50nm。