[发明专利]激光诱导碳基电子元件的柔性转印方法

说明书

提供了一种激光诱导碳基电子元件的柔性转印方法，包括以下步骤：准备步骤：在硬质基底上结合牺牲层，在牺牲层上结合光敏聚酰亚胺薄膜；诱导步骤：采用CO₂激光诱导光敏聚酰亚胺薄膜碳化从而形成碳基电子元件；转印步骤：将碳基电子元件和未被碳化的光敏聚酰亚胺薄膜转印至柔性基底；曝光步骤：将碳基电子元件和未被碳化的光敏聚酰亚胺薄膜曝光于紫外光中；清除步骤：用清洗剂清洗被紫外光照射过的未被碳化的光敏聚酰亚胺薄膜；牺牲层与光敏聚酰亚胺薄膜和碳基电子元件的结合力小于光敏聚酰亚胺薄膜和碳基电子元件与柔性基底之间的结合力。未被碳化的聚酰亚胺薄膜能够溶解于清洗剂而被洗掉，从而获得不能被清洗剂溶解的碳基电子元件。

技术领域

本发明涉及柔性可拉伸电子器件领域，特别涉及一种激光诱导碳基电子元件的柔性转印方法。

背景技术

随着现代电子工业和大规模消费市场的快速发展，柔性电子器件的制造和应用已经成为了现代电子产学研的前沿。通常，在制造柔性的导电图案，例如电极和电路时，在聚酰亚胺薄膜上旋涂金属层，然后借助掩模板进行光刻，然后再将生长在聚酰亚胺薄膜上的金属导线转印到柔性可拉伸基底(例如由聚二甲基硅氧烷、硅橡胶、脂肪族芳香族无规共聚酯等制成的基底)，然后反应离子刻蚀除去多余的聚酰亚胺薄膜。

考虑到掩模板的使用具有局限性，现阶段已经提出了一种激光直写诱导聚酰亚胺碳化从而直接在聚酰亚胺薄膜上生成电极或电路的方法。激光诱导聚酰亚胺碳化从而形成石墨烯电路或电极，石墨烯电极或电路成块体而非如金属电极或导线那样的同质材料。石墨烯电极或电路从聚酰亚胺薄膜内部膨出，转印用图章与石墨烯电极或电路之间的结合力小于石墨烯电极或电路与未被碳化的聚酰亚胺之间的结合力。

在将石墨烯电极或电路转印到柔性基底上时存在以下问题：石墨烯电极或电路不易从聚酰亚胺薄膜脱离，极易发生导致转印不良的情况，即石墨烯电极和电路的仅仅一部分被转印，而另一部分则留在聚酰亚胺薄膜中。

发明内容

鉴于上述现有技术的状态而做出本发明。本发明的目的在于提供一种激光诱导碳基电子元件的柔性转印方法，在转印碳基电子元件方面，该方法能够获得较好的转印效果。

提供了一种激光诱导碳基电子元件的柔性转印方法，包括以下步骤：

准备步骤：在硬质基底上结合牺牲层，在所述牺牲层上结合光敏聚酰亚胺薄膜；

诱导步骤：采用CO₂激光诱导所述光敏聚酰亚胺薄膜碳化从而形成碳基电子元件；

转印步骤：将所述碳基电子元件和未被碳化的所述光敏聚酰亚胺薄膜转印至柔性基底；

曝光步骤：将所述碳基电子元件和未被碳化的所述光敏聚酰亚胺薄膜曝光于紫外光中；

清除步骤：用清洗剂清洗被所述紫外光照射过的未被碳化的所述光敏聚酰亚胺薄膜；

所述牺牲层与所述光敏聚酰亚胺薄膜和所述碳基电子元件的结合力小于所述光敏聚酰亚胺薄膜和所述碳基电子元件与所述柔性基底之间的结合力。

优选地，所述曝光步骤包括第一曝光步骤和第二曝光步骤，所述清除步骤包括第一清除步骤和第二清除步骤，所述诱导步骤、所述第一曝光步骤、所述第一清除步骤、所述转印步骤、所述第二曝光步骤、所述第二清除步骤按顺序进行；

经过所述第一曝光步骤和所述第一清除步骤，所述碳基电子元件的侧方的所述光敏聚酰亚胺薄膜被去除；

经过所述第二曝光步骤和所述第二清除步骤，所述碳基电子元件和所述牺牲层之间的所述光敏聚酰亚胺薄膜被去除。

优选地，在所述第一清除步骤中，将所述碳基电子元件和所述光敏聚酰亚胺薄膜浸泡在所述清洗剂中。

优选地，在所述转印步骤之后进行所述曝光步骤，在所述曝光步骤中，对所述碳基电子元件和未被碳化的所述光敏聚酰亚胺薄膜进行一次曝光。