[發(fā)明專利]一種基于噴墨融合的薄膜電極材料沉積方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010035269.9
• 申請日: 2020-01-14
• 公開（公告）號: CN111224020A
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊小天;陸璐;沈兆偉;劉建文;閆興振;王超;趙春雷;遲耀丹;高曉紅;朱慧超;楊帆;任偉;王艷杰;岳廷峰;王冶
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林建筑大學
• 主分類號: H01L51/56
• 分類號: H01L51/56;H01L51/48;C23C26/00
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11369
• 代理人: 許小東

本發(fā)明公開一種基于噴墨融合的薄膜電極材料沉積方法，包括步驟1：在襯底上均勻旋轉(zhuǎn)涂覆光刻膠并干燥，光刻后，在所述襯底上獲得多組圖案化電極結(jié)構(gòu)區(qū)域；步驟2：通過壓電噴涂方法在所述圖案化電極結(jié)構(gòu)區(qū)域上噴涂金屬粒子墨水，并干燥固化得到金屬電極層；其中，噴涂金屬粒子墨水時，噴涂的針尖與所述襯底的距離小于等于45～50μm；噴涂電壓為200～230V，噴涂速度為0.8～1.3mm/s，噴涂厚度為50～70nm；步驟3：將所述襯底置于有機溶劑中，剝離光刻膠獲得邊界整齊的薄膜電極。基于噴墨與光刻相結(jié)合手段，有效解決了采用噴墨印刷方法沉積薄膜電極材料時電極材料邊界不光滑、不整齊問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電極材料沉積技術(shù)領(lǐng)域，更具體的是，本發(fā)明涉及一種基于噴墨融合的薄膜電極材料沉積方法。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)電子薄膜電極材料沉積一般采用真空蒸鍍(如，電子束蒸發(fā)等)的方式，沉積過程對真空度有嚴格要求，并且沉積過程耗能高，工藝較為復雜。工藝簡單、環(huán)境友好、高效、可大面積沉積的薄膜電極材料沉積方法是電子領(lǐng)域重要的技術(shù)需求。

柔性電子是將有機/無機材料電子器件制作在柔性/可延性基板上的新興電子技術(shù)。相對于傳統(tǒng)電子，柔性電子具有更大的靈活性，能夠在一定程度上適應(yīng)不同的工作環(huán)境，滿足設(shè)備的形變要求。西方發(fā)達國家紛紛制定了針對柔性電子的重大研究計劃，如美國FDCASU計劃、日本TRADIM計劃、歐盟第七框架計劃中PolyApply和SHIFT計劃等，僅歐盟第七框架計劃就投入數(shù)十億歐元的研發(fā)經(jīng)費，重點支持柔性顯示器、聚合物電子的材料/設(shè)計/制造/可靠性、柔性電子器件批量化制造等方面基礎(chǔ)研究。在最近的10年間，康奈爾大學、普林斯頓大學、哈佛大學、西北大學、劍橋大學等國際著名大學都先后建立了柔性電子技術(shù)專門研究機構(gòu)，對柔性電子的材料、器件與工藝技術(shù)進行了大量研究。柔性電子技術(shù)同樣引起了我國研究人員的高度關(guān)注與重視，在柔性電子有機材料制備、有機電子器件設(shè)計與應(yīng)用等方面開展了大量的基礎(chǔ)研究工作，并取得了一定進展。在有機光電(高)分子材料和器件、發(fā)光與顯示、太陽能電池、場效應(yīng)管、場發(fā)射、柔性電子表征和制備、平板顯示技術(shù)、半導體器件和微圖案加工等方面進行了頗有成效的研究，但柔性電子與傳統(tǒng)電子區(qū)別較大，特別是對于溫度的要求，其在整個工藝過程中，如在有關(guān)薄膜沉積工藝，溫度不能過高。

壓電噴涂方法利用壓電原理，通過在噴頭頂部給定合適的電壓，與下方放置襯底的基板之間形成電勢差，通過電場力的作用將墨水噴涂在襯底上，具有速度快、直接成像、單步步驟、加工面積大和材料利用率高等諸多優(yōu)點，在柔性電子領(lǐng)域得到了非常好的應(yīng)用。但是在壓電噴涂過程中，由于墨水在襯底上擴散程度各異，且壓電噴涂的線寬不能做到完全一致，噴涂形成的圖案化薄膜電極材料存在邊界不整齊問題。

噴墨印刷，也被稱為數(shù)字書寫技術(shù)，可以以在基材上形成圖案形式直接沉積功能性材料(如銀電極等)，是目前國內(nèi)外用于柔性電子產(chǎn)品制備的一種較為普遍的薄膜沉積技術(shù)。該技術(shù)工藝簡單，工藝過程可以在低溫條件下完成。但在運用噴墨印刷方法沉積薄膜電極過程中，成膜材料是以墨水形態(tài)由設(shè)備噴頭噴涂到基材表面，噴涂沉積形成薄膜電極。目前，噴墨印刷制備的薄膜電極材料宏觀觀察邊界是規(guī)整的，但在微觀觀測還存在邊界不整齊現(xiàn)象，特別是應(yīng)用于電子元器件制備中，電極邊界不整齊問題對器件性能的影響尤為突出。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種基于噴墨融合的薄膜電極材料沉積方法，基于噴墨與光刻相結(jié)合手段，有效解決了采用噴墨印刷方法沉積薄膜電極材料時電極材料邊界不光滑、不整齊問題。

本發(fā)明提供的技術(shù)方法為：

一種基于噴墨融合的薄膜電極材料沉積方法，包括如下步驟：

步驟1：在襯底上均勻旋轉(zhuǎn)涂覆光刻膠并干燥，光刻后，在所述襯底上獲得多組圖案化電極結(jié)構(gòu)區(qū)域；

步驟2：通過壓電噴涂方法在所述圖案化電極結(jié)構(gòu)區(qū)域上噴涂金屬粒子墨水，并干燥固化得到金屬電極層；