[发明专利]可传递打印的聚合物材料图形结构的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于一种微图案加工方法，特别是一种利用热剥离技术可传递打印的聚合物材料图形结构的制备方法。

背景技术

有机聚合物半导体材料由于其在柔性、轻型、低能耗、大面积有机光电器件中的潜在应用而得到了越来越广泛的关注。对有机半导体材料的图案加工是制备大面积阵列以及集成的关键步骤。在聚合物材料加工方面，低成本、高效率、简便的加工方法成为人们普遍关注的焦点。

已有技术一般采用光刻技术，但在有机光电器件加工中存在的最主要的问题是大多数有机材料的光电性能在光刻胶、显影溶液等溶剂中会大幅地下降。并且光刻工艺中存在着光刻设备昂贵，要求控制环境温度和洁净度、加工步骤复杂等缺点。

也有采用纳米压印技术加工聚合物图形结构，即通过加热到聚合物薄膜的玻璃化转变温度以上，利用带有图案的硬模板对该聚合物薄膜进行压印，得到与模板互补的聚合物图形结构。另外，2002年4月18日由Wiley出版社出版的《先进材料》第14卷第588页报道了Rudolf Zentel等人的名为“面向塑性电子：纳米压印技术加工半导体聚合物”的文章。该文章中采用紫外光处理代替以往的高温处理，进一步简化了加工过程，提高了加工精度。虽然与光刻方法相比克服了对昂贵设备和苛刻环境的要求，但由于压印过程不能得到的分离的图形结构，因此必须经过后处理过程。

发明内容

为了克服以上技术的缺点，本发明提供了采用热剥离技术制备分离的聚合物图案的加工方法，得到的聚合物图案可以进行传递打印。

首先在平整的弹性软模板表面旋涂聚合物薄膜，然后利用表面带有图案结构的环氧树脂模板对弹性软模板表面的聚合物薄膜进行热剥离，与环氧树脂模板接触的部分被选择性剥离，在弹性软模板表面得到与环氧树脂模板互补的聚合物图案。由于弹性软模板较低的表面能，得到的聚合物图案可以进一步传递打印到其它的聚合物表面。

本发明方法的具体步骤和条件如下：

①如图1所示，选择表面平整的弹性软模板1，在弹性软模板1表面旋涂聚合物溶液，得到聚合物薄膜2，将表面带有图案结构的环氧树脂模板3置于该聚合物薄膜2表面，施加压力2kgcm^-2-10kgcm^-2，使得弹性软模板1在压力的作用下发生形变，辅助聚合物薄膜2在图案的边缘处发生断裂，减小压力至30gcm^-2同时升高温度至90-120℃，加热30分钟；

所述的表面平整的弹性软模板1，选择聚二甲基硅氧烷弹性模板；

②冷却至室温，移去环氧树脂模板3，由于环氧树脂模板3与聚合物薄膜2的粘附功大于弹性软模板1与聚合物薄膜2的粘附功，与环氧树脂模板3接触部分的聚合物薄膜被选择性剥离，在弹性软模板1表面得到与环氧树脂模板3图案互补的聚合物图形结构；

③将载有互补的聚合物图形结构的弹性软模板1与基底4表面旋涂的聚合物薄膜5接触，施加压力为30gcm^-2-100gcm^-2，同时升高温度至90-120℃，加热10分钟，冷却至室温后，移去弹性软模板1，由于聚合物薄膜5与聚合物薄膜2的粘附功大于弹性软模板1与聚合物薄膜2的粘附功，弹性软模板1表面的聚合物图案被转移到聚合物薄膜5表面，在聚合物薄膜5表面得到具有目标图形的聚合物薄膜2的图形结构；

所述的聚合物材料为聚噻吩、聚芴、聚乙烯基苯酚、聚甲基丙烯酸甲酯或聚苯乙烯。

本发明的有益效果：与光刻技术相比，本发明的方法使用的设备简单，加工成本低，应用范围广。与压印技术相比，本发明的方法中可以直接制备分离的聚合物结构，加工得到的图案可以进行传递打印，对目标图形的质量没有影响。

附图说明

图1为聚合物图案结构制作及传递打印过程示意图。

图1的A为在平整的弹性软模板1表面旋涂制备聚合物薄膜2的过程示意图。

图1的B为带有图案结构的环氧树脂模板3对弹性软模板1表面的聚合物薄膜2进行剥离过程示意图。

图1的C为移去环氧树脂模板3后，在弹性软模板1表面得到的图案结构的聚合物薄膜2的结构示意图。

图1的D为带有聚合物薄膜图案结构的弹性软模板1与表面旋涂有聚合物薄膜4的基底5表面接触，进行传递打印的过程示意图。

图1的E为在聚合物薄膜4表面得到的图案结构的聚合物薄膜2结构的示意图。

图1中，1为平整的聚二甲基硅氧烷弹性软模板，2为聚合物薄膜，3为带有图案的环氧树脂模板，4为聚合物薄膜，5为基底。

图2为制备的图案结构的聚合物薄膜的光学显微镜照片。