【摘 要】
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电子器件精细化逐渐成为未来发展趋势。电极作为电子器件的重要部位,开发高通量且微型化的电极制备工艺成为关键。目前电极制备工艺主要有真空光刻技术和印刷电子技术两种方法。相比真空法,电子印刷技术作为一种大面积直接图形其制备工艺更简单。在印刷油墨当中,银墨水价格合适,且电导性良好,因此备受关注。目前电流体动力学(EHD)打印技术印刷精度高而且对油墨要求低,在超细线宽银电极的印刷上具有很高的价值,有望应用在
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电子器件精细化逐渐成为未来发展趋势。电极作为电子器件的重要部位,开发高通量且微型化的电极制备工艺成为关键。目前电极制备工艺主要有真空光刻技术和印刷电子技术两种方法。相比真空法,电子印刷技术作为一种大面积直接图形其制备工艺更简单。在印刷油墨当中,银墨水价格合适,且电导性良好,因此备受关注。目前电流体动力学(EHD)打印技术印刷精度高而且对油墨要求低,在超细线宽银电极的印刷上具有很高的价值,有望应用在小批量微纳器件的制备当中。但是目前EHD印刷银电极还存在形貌较差,导电性不足等问题。为解决上述问题,本文主要围绕电流体印刷银电极的形貌和导电性两个方面进行研究,具体工作如下:首先,开展了电流体印刷银电极形貌研究。主要包括:(1)研究了不同印刷参数对银电极形貌的影响,获得成膜良好的银电极。(2)研究了玻璃基板表面改性(紫外(UV)处理和氧等离子体(plasma)处理)对银电极形貌的影响。发现氧plasma处理后在润湿性和印刷均匀性方面均优于UV处理。(3)优化了印刷图案结构,通过印刷电荷转移区使基板表面形成聚焦电场,最终有效减少印刷雾化现象,有效减少了卫星液滴。(4)对EHD多层印刷技术进行初步研究。发现层间等待时间增加,银电极纵横比及均匀性增加,实现了银电极的高质量印刷。其次,开展了后处理工艺对银电极电导性影响的研究。主要包括:(1)本文对退火温度参数进行了优化,研究发现,退火温度的升高,电极内部的银颗粒熔融成孤立的颗粒,导致银电极中的导电通道断裂。最后,由于导电渗滤网络不足,电导率急剧下降。热退火温度在200℃时和退火时间20 min时,银膜导电能力最佳,其导电率为4.3×10~7S/m。(2)本文采用热退火、UV退火、氧plasma退火改善银电极电导率,并探讨了各退火方式对银电极内部有机物残留的影响。发现由于氧plasma固化可以有效除去油墨内部有机物,固化后导电率为3.4×10~7 S/m。最后,探讨了不同基板对EHD印刷银电极性能的影响。主要包括:(1)在玻璃基板上印刷时,当驱动电压下降,线宽下降,电导率也随之下降。本文发现由于集肤效应和银含量的降低导致电导率下降,银线电导率下降。此时Ag电极线宽和电导率分别为19.42±0.24μm和6.01×10~6 S/m。(2)本文发现在氧化硅片上进行EHD印刷可以有效的降低启动电压,同时提高印刷状态的稳定性。最终在氧化硅片上实现高窄线宽高导银电极印刷,其线宽最窄为6.47±0.48μm,导电率可达2.07×10~7 S/m。在氧化硅片上印刷同样地观察到电导率随线宽减少而下降的趋势。该工作显示了电流体印刷在柔性、可穿戴、高密度、低功耗电子产品制造中的潜力。
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