[發明專利]一種減少噴墨打印薄膜表面裂紋的熱處理方法

有效

• 申請號: 201810078909.7
• 申請日: 2018-01-26
• 公開（公告）號: CN108396313B
• 公開（公告）日: 2019-11-15
• 發明（設計）人: 寧洪龍;朱鎮南;姚日暉;蔡煒;魏靖林;李曉慶;張嘯塵;周尚雄;袁煒健;彭俊彪
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C23C18/12
• 分類號: C23C18/12
• 代理公司: 44245 廣州市華學知識產權代理有限公司
• 代理人: 陳智英<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發明屬于噴墨打印電子器件的技術領域，公開了一種減少噴墨打印薄膜表面裂紋的熱處理方法。熱處理方法為：(1)溶液的配制：采用溶劑將聚合物和金屬氧化物的前驅體配成溶液；所述溶液為添加了聚合物的能夠采用溶膠凝膠法成膜的體系；所述聚合物為水溶性聚合物；(2)噴墨打印薄膜：將步驟(1)的溶液噴墨打印成膜，獲得凝膠化薄膜；(3)熱處理：將凝膠化薄膜于60～80℃干燥15～48h，然后梯度退火，最后高溫熱處理，獲得打印薄膜。本發明的熱處理方法減少了噴墨打印薄膜表面裂紋，使得所制備的薄膜表面平整與致密，提高了薄膜的性能。

技術領域

本發明屬于噴墨打印電子器件的技術領域，具體涉及一種減少噴墨打印薄膜表面裂紋的熱處理方法。

背景技術

噴墨打印技術是直接將材料沉積在基板上，并且通過計算機輔助設計，可以方便地實現圖案化的制作。目前，用噴墨打印法實現電子器件的制作也是很新穎的課題，噴墨打印法具有很好的應用前景。在噴墨打印薄膜時，薄膜的制備方法包括溶膠凝膠法。通過噴墨打印方式可以精確地將材料沉積在適當的位置制備所需的薄膜。

溶膠凝膠法是將金屬鹽溶于水或醇等極性溶劑，形成金屬氧化物前軀體，噴墨打印成膜后進行熱處理，排除有機成分，生成金屬氧化物結構的薄膜。金屬氧化物前驅體制備薄膜時，噴墨打印的液膜厚度一般較小，由于凝膠化發生在溶劑大量揮發之后，因此直接高溫退火不容易造成薄膜破裂。但是溶膠凝膠體系在引入聚合物后，由于具備在較低溫度下凝膠化的性能，這種情況下，凝膠后溶劑揮發較少，大多被限定在聚合物分子鏈形成的三維網絡間。在進行熱處理時，溶劑從網絡中逸出，形成毛細應力，由于聚合物凝膠骨架強度較小，直接進行高溫熱處理時，在毛細應力的作用下聚合物骨架會斷裂，極易產生裂紋。因此直接熱處理的方法不適用于制備含聚合物的凝膠化的薄膜。

發明內容

為了克服現有技術的缺點和不足，本發明的目的在于提供一種減少噴墨打印薄膜表面裂紋的熱處理方法。本發明針對噴墨打印中，溶膠凝膠法制備的薄膜表面產生裂紋的技術問題，采用先低溫干燥，然后進行梯度退火，最后高溫退火的熱處理工藝實現了薄膜表面的平整與致密，減少了裂紋的產生。

本發明在溶劑揮發較慢的溫度區間內停留較長時間，使大部分溶劑均勻緩慢地揮發而不產生過大的應力不均，而后采用梯度退火，使凝膠中的殘余溶劑充分排出，最后高溫退火得到氧化物結構。這種方法適用于在熱處理溫度下即發生凝膠的體系。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

一種減少噴墨打印薄膜表面裂紋的熱處理方法，包括以下步驟：

(1)溶液的配制：采用溶劑將聚合物和金屬氧化物的前驅體配成溶液；所述溶液為添加了聚合物的能夠采用溶膠凝膠法成膜的體系；所述聚合物為水溶性聚合物；

(2)噴墨打印薄膜：將步驟(1)的溶液噴墨打印成膜，獲得凝膠化薄膜；

(3)熱處理：將凝膠化薄膜于60～80℃干燥15～48h，然后進行梯度退火，最后高溫熱處理，獲得打印薄膜。

步驟(3)中所述梯度退火是指在依次增大的不同溫度下進行保溫，依次增大的不同溫度取自100～150℃包括端點；所述不同溫度中相鄰溫度間的梯度為5～20℃；所述不同溫度的個數≥3；每一個溫度下保溫的時間為3～10min；

步驟(3)中所述高溫熱處理的溫度為250～400℃，高溫熱處理的時間為30～60min。

步驟(1)中所述金屬氧化物前驅體為氧化鋯前驅體、氧化鋁前驅體、氧化鉿前驅體或氧化錫前驅體；

氧化鋯前驅體為八水合氯氧化鋯、醋酸鋯、乙酰丙酮鋯、硝酸鋯；所述氧化鋁前驅體為硝酸鋁或醋酸鋁；所述氧化鉿前驅體為八水合氧氯化鉿或氯化鉿；所述氧化錫前驅體為氯化錫；