[發(fā)明專利]一種表面張力驅(qū)動(dòng)的納米級(jí)柔性電子轉(zhuǎn)印方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111374107.9
• 申請(qǐng)日: 2021-11-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114120830B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-12-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李明;劉軍山;亢戰(zhàn);車?yán)?/a>;胡小光
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G09F9/30
• 分類號(hào): G09F9/30;B82Y30/00
• 代理公司: 遼寧鴻文知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21102
• 代理人: 王海波

本發(fā)明公開(kāi)了一種表面張力驅(qū)動(dòng)的納米級(jí)柔性電子轉(zhuǎn)印方法，該方法利用圓環(huán)和粘性液體將飄浮于清洗液中的電子器件薄膜提取并印刷至任意復(fù)雜曲面受體。粘性液體液膜易破裂特性使得當(dāng)前轉(zhuǎn)印不需要傳統(tǒng)轉(zhuǎn)印界面競(jìng)爭(zhēng)斷裂和強(qiáng)弱黏附調(diào)控策略；液膜無(wú)須引入預(yù)應(yīng)力，適合不能承載的納米級(jí)薄膜和不承壓的受體；粘性液體液膜局部載荷下變形非均勻，適應(yīng)于非均勻多樣性和緊湊空間曲面轉(zhuǎn)印；粘性液體液膜與電子器件薄膜厚度均在納米量級(jí)，轉(zhuǎn)印制備的柔性電子可形成原位測(cè)量效果；粘性液體液膜透明清晰，所見(jiàn)即所得，有利于轉(zhuǎn)印精確定位；轉(zhuǎn)印殘留粘性液體不會(huì)引起柔性電子器件的電磁性能下降；本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，對(duì)電子器件薄膜和受體基體材料要求低，通用性好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微納米加工及柔性電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種表面張力驅(qū)動(dòng)的納米級(jí)柔性電子轉(zhuǎn)印方法。

技術(shù)背景

柔性電子技術(shù)，是指將有機(jī)或無(wú)機(jī)材料電子器件制作在柔性基體上，使柔性電子器件具有可拉伸和可彎曲的功能，在能源、信息、醫(yī)療等領(lǐng)域都有著十分廣泛的應(yīng)用，如柔性電子顯示器，有機(jī)發(fā)光二極管，電子皮膚等。轉(zhuǎn)印就是實(shí)現(xiàn)此技術(shù)制備的重要手段之一，是一種將電子器件從供體(制造)基體轉(zhuǎn)移至受體(應(yīng)用)基體的方法，主要包括拾取和放置兩部分，涉及界面的強(qiáng)弱黏附轉(zhuǎn)換，操作難度較大，且較難應(yīng)用于任意曲面轉(zhuǎn)印和超薄(納米級(jí))電子器件轉(zhuǎn)印。目前，如何減小轉(zhuǎn)印難度，實(shí)現(xiàn)任意曲面和超薄器件轉(zhuǎn)印已成為柔性電子技術(shù)研究的重點(diǎn)。現(xiàn)有的轉(zhuǎn)印方法包括：共形增材圖章方法，通過(guò)彈性氣球作為印章介質(zhì)完成曲面轉(zhuǎn)印；動(dòng)力學(xué)控制轉(zhuǎn)印方法，通過(guò)控制剝離速度來(lái)改變界面強(qiáng)弱黏附完成轉(zhuǎn)印；微結(jié)構(gòu)輔助轉(zhuǎn)印方法，通過(guò)壓力控制表面微結(jié)構(gòu)的接觸面積從而控制黏附強(qiáng)度等。現(xiàn)有的大多數(shù)轉(zhuǎn)印方法僅完成微米及以上尺寸級(jí)別的平面轉(zhuǎn)印，轉(zhuǎn)印過(guò)程不可見(jiàn)，不利于器件精確定位，且在轉(zhuǎn)印時(shí)需要施加一定的預(yù)壓力調(diào)控界面粘附強(qiáng)度，有可能對(duì)器件造成破壞。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)上述問(wèn)題提出了一種表面張力驅(qū)動(dòng)的納米級(jí)柔性電子轉(zhuǎn)印方法，該方法的粘性液體形成的液膜遇到憎水物質(zhì)時(shí)易破裂，使得電子器件薄膜容易印刷至任意曲面受體，而不需要傳統(tǒng)轉(zhuǎn)印方法界面競(jìng)爭(zhēng)斷裂和強(qiáng)弱黏附調(diào)控策略；粘性液體形成的液膜無(wú)須引入常規(guī)轉(zhuǎn)印方法中的預(yù)應(yīng)力，對(duì)受體基體和電子器件薄膜無(wú)傷害，尤其適合將易損的納米量級(jí)超薄膜轉(zhuǎn)印至不能承載的受體表面。轉(zhuǎn)印介質(zhì)為尺寸較小的圓環(huán)，操作空間大，可將電子器件薄膜轉(zhuǎn)印至緊湊空間曲面；粘性液體形成的液膜可在外部風(fēng)壓控制下非均勻變形，適應(yīng)于轉(zhuǎn)印薄膜至非均勻曲率曲面，優(yōu)于均勻變形的基于氣球變形的共形增材圖章轉(zhuǎn)印方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

一種表面張力驅(qū)動(dòng)的納米級(jí)柔性電子轉(zhuǎn)印方法，包括以下步驟：

(1)利用去離子水等清洗電子器件薄膜2，去除電子器件薄膜2上的殘余物和雜質(zhì)，然后使用具有表面張力性質(zhì)的透明粘性液體1，使電子器件薄膜2飄浮于透明粘性液體1中；

(2)將硬質(zhì)的圓環(huán)3伸入透明粘性液體中電子器件薄膜2下方，使電子器件薄膜2的一部分與

圓環(huán)3邊緣接觸；電子器件薄膜2隨圓環(huán)3一起脫離透明粘性液體表面，其位于圓環(huán)3離開(kāi)透明粘性液體形成的液膜4中；電子器件薄膜2在液膜4中不能自由滑移，以確保后續(xù)定位精度；

(3)隨著圓環(huán)3的提升，電子器件薄膜2完全離開(kāi)透明粘性液體1，并以自由伸展無(wú)褶皺狀態(tài)附著在圓環(huán)3內(nèi)的液膜4上；

(4)將圓環(huán)3靠近并對(duì)齊任意復(fù)雜曲面受體5，下移圓環(huán)并施加局部載荷使電子器件薄膜2與受體5表面共形接觸；

(5)液膜4自然破裂或人為破壞，電子器件薄膜2與受體5緊密接觸，完成轉(zhuǎn)印過(guò)程。

進(jìn)一步特征，所述的轉(zhuǎn)印介質(zhì)為具有粘性和表面張力性質(zhì)的粘性液體，其形成的液膜厚度為納米量級(jí)，超薄電子器件薄膜厚度可低至100納米以下，轉(zhuǎn)印的電子器件薄膜可形成原位測(cè)量效果；表面張力使得轉(zhuǎn)印過(guò)程產(chǎn)生較低水平的應(yīng)力，適應(yīng)于超薄材料轉(zhuǎn)印，透明使得轉(zhuǎn)印清晰，所見(jiàn)即所得，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位。