[发明专利]一种直接喷墨打印短沟道电极的方法

说明书

本发明公开了一种直接喷墨打印短沟道电极的方法。该方法包括包含以下步骤：(1)两个液滴打印：探索喷墨打印两点融合规律，得出两个液滴从分开到全部融合的液滴间距d₁，以及两个液滴从距离较短到距离较大的液滴间距d₂；(2)四个液滴打印：①设定平行于打印方向的液滴间距为D_m，垂直于打印方向的液滴间距为D_n，则平行于打印方向的短沟道电极的液滴间距的范围为：d₁‑10<D_m≤d₁，d₂‑11<D_n<d₂；垂直于打印方向的短沟道电极的液滴间距的范围为：d₂‑11<D_m<d₂，d₁‑10<D_n≤d₁；②在所得范围内进行多组打印实验筛选，获得短沟道电极。该方法简单可重复，可以用于阵列打印。

技术领域

本发明涉及印刷电子器件制备领域，特别涉及一种直接喷墨打印短沟道电极的方法。

背景技术

为了减小沟道长度，研究人员在改善基底表面能、温度以及喷嘴压电波形等打印条件基础上做了诸多尝试：(1)通过减小喷嘴(Sekitani T,Noguchi Y,Zschieschang U,etal.Organic transistors manufactured using inkjet technology withsubfemtoliter accuracy[J].PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACAD EMY OF SCIENCES OFTHE UNITED STATES OF AMERICA.2008,105(13):4976-4980.)或者使用EHD、SIJ等喷墨打印技术获得了1-10μm沟道长度(Park J U,Hardy M,Kang S J,et al.High-resolutionelectrohydrodynamic j et printing.[J].Nature Materials.2007,6(10):782-789；Murata K,Matsumoto J,Tezuka A,et al.Super-fine ink-jet printing:toward theminimal manufacturin g system[J].MICROSYSTEM TECHNOLOGIES-MICRO-ANDNANOSYSTEM S-INFORMATION STORAGE AND PROCESSING SYSTEMS.2005,12(1-2):2-7.)，该方法以牺牲打印通量为前提，并且液滴喷射稳定性不如传统压电喷墨打印技术，对材料提出了更高要求；(2)打印单个电极，之后通过激光烧蚀出沟道(Ko S H,Chung J,Choi Y H,et al.Laser based hybrid inkjet printing of nanoink for flexible electronics[M].Proceedings of SPIE,Fieret J,Herman P R,Okada T,et al,2005:5713,97-104.)，缺点是通常不适用于多层结构的电子器件；(3)基底光刻图形化形成束缚液滴铺展的堤坝(]Mahajan A,Hyun W J,Walker S B,et al.High-Resolution,High-Aspect RatioConductive Wires Embedded in Plastic Substrates[J].ACS Applied Materials&Interfaces.2015,7(3):1841-1847.)，牺牲了喷墨打印技术直接图形化优势；(4)对基底润湿性进行预图形化(UV处理(Suzuki K,Yutani K,Nakashima M,et al.Fabricatio n ofAll-printed Organic TFT Array on Flexible Substrate[J].2011,24(5):565-570.)、光刻或等离子体刻蚀PI层(Sirringhaus H,Kawase T,Friend R H,et a l.High-resolution inkjet printing of all-polymer transistor circuits.[J].MRS Bulletin.2001,290(7(Emerging Methods for Micro-and Nano-Fabrication Nanofabrication)):2123-2126.))，牺牲了喷墨打印技术直接图形化优势；(5)利用“咖啡环”效应形成相邻细线(Bromberg V,Ma S,Singler T J.High-resolution inkj et printing ofelectrically conducting lines of silver nanoparticles by edge-enha nced twin-line deposition[J].Applied Physics Letters.2013,102(21):214101.)，缺点是对喷墨打印墨水、基板与打印环境提出一定要求；(6)利用氟化物自组装单分子层(沉积CF₄、等离子体、或加入表面活性剂，用于减小第一滴液滴表面能)处理第一滴墨水，使其与第二滴墨水相互排斥导致滑动，自对准形成100nm尺度亚微米沟道(Noh Y Y,Zhao N,Caironi M,etal.Downscaling of se lf-aligned,all-printed polymer thin-film transistors[J].Nature Nanotechnology.2007,2(12):784-789；Sele C W,von Werne T,Friend R H,etal.Lithography-free,self-aligned inkjet printing with sub-hundred-nanometerresolution[J].AD VANCED MATERIALS.2005,17(8):997.)；(7)Doggart等通过在亲水基板上预先打印第一个电极回缩造成的疏水边界残留，自对准打印第二个电极形成低至10μm短沟道(Doggart J,Wu Y,Liu P,et al.Facile Inkjet-Printing Self-Al ignedElectrodes for Organic Thin-Film Transistor Arrays with Small and Unif ormChannel Length[J].ACS APPLIED MATERIALS&INTERFACES.2010,2(8):2189-2192.)；(6)、(7)尽管方法简单，但仍然需要表面修饰或对基底与材料本身的亲疏水提出要求。因此，提供一种直接喷墨打印短沟道电极的方法、以满足高分辨电子器件喷墨打印的需求具有重要意义。