【摘 要】
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喷墨印刷技术作为一项无接触、环境友好、直接图形化的薄膜沉积技术,可大幅降低成本和简化工艺步骤,因而在电子器件制备中的应用受到了广泛关注。而传统电极制备技术例如光刻和溅射等存在工艺繁琐、材料成本高、工艺时间长等问题,因而电极的喷墨印刷制备技术成为了一项极有潜力的替代技术。本论文主要通过改变喷墨印刷工艺和后处理工艺参数,分析其对喷墨印刷薄膜的成膜和性能的影响,从而对银电极的喷墨印刷工艺及后处理工艺的影
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喷墨印刷技术作为一项无接触、环境友好、直接图形化的薄膜沉积技术,可大幅降低成本和简化工艺步骤,因而在电子器件制备中的应用受到了广泛关注。而传统电极制备技术例如光刻和溅射等存在工艺繁琐、材料成本高、工艺时间长等问题,因而电极的喷墨印刷制备技术成为了一项极有潜力的替代技术。本论文主要通过改变喷墨印刷工艺和后处理工艺参数,分析其对喷墨印刷薄膜的成膜和性能的影响,从而对银电极的喷墨印刷工艺及后处理工艺的影响机理进行研究,最终实现对喷墨印刷银电极性能的调控,在较低工艺温度下获得综合性能良好的银电极。本文以纳米颗粒型(Nanoparticle,NP)银墨水和金属有机分解型(Metal-Organic-Decomposition,MOD)银墨水为材料,首先研究了不同喷墨印刷参数对银电极成膜的影响,并优化工艺,获得成膜良好的银电极。随后,本文探究了传统热固化技术和低温紫外光(Ultraviolet,UV)固化技术对不同银导电薄膜的表面粗糙度、导电性、结合强度和耐弯曲性的影响机理,从而通过对后处理工艺的调控获得综合性能良好的银电极。对于表面粗糙度,UV固化的银导电薄膜表现出优异的表面平整性,表面粗糙度最低可达1.3 nm,可满足多层薄膜器件的工艺要求。此外,本文还利用UV预固化大幅降低热固化银电极的表面粗糙度。对于导电性,适度延长固化时间,提高固化温度或降低样品与光源的距离,可促进有机物的去除和银颗粒间的互融,从而获得高导电银电极。对于结合强度,可通过调节后处理工艺控制有机物的残留和银薄膜与基底界面的接触面积,从而增强结合强度。对于耐弯曲性,通过调节后处理工艺来控制有机物的残留和银纳米颗粒的互融以增强银纳米颗粒间的连接,从而有效增强耐弯曲性。最终,本文系统地分析和总结了喷墨印刷参数和两种后处理工艺对喷墨印刷银电极的影响机理,并在较低的工艺温度下获得电阻率6.8×10-8Ω·m、结合强度4B的NP银电极与电阻率4.6×10-8Ω·m、结合强度4B的MOD银电极,且两者均具有较好的耐弯曲性,为未来喷墨印刷电子器件的低温制备提供了参考。
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