[发明专利]一种在基底上形成图案化金属膜的方法和系统

说明书

本发明提出了一种在基底上形成薄的图案化金属膜的方法和系统。所述方法包括将油墨组合物涂覆在预处理后的基底的表面上，其中所述油墨组合物至少包含金属阳离子；以及至少将涂覆在所述基底上的油墨组合物暴露于低能量等离子体中，其中根据第一组暴露参数操控所述低能量等离子体。

本申请为申请号201580065070.8、申请日2015年10月20日、题为“一种在基底上形成图案化金属膜的方法和系统”的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2014年10月21日提交的美国临时申请No.62/066,392的权益，其内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明总体上涉及用于在基底上形成导电材料的技术和油墨组合物，特别是在基底上制造或印刷图案化金属薄膜的技术。

背景技术

有机印刷柔性电子器件领域是一个快速发展的领域，广泛应用于光发射、光能转换、微电子和宏观电子领域。例如，由于有机场效应晶体管(OFET)和有机发光二极管(OLED)作为无机材料(例如硅基的薄膜晶体管和二极管)的廉价替代品的技术潜力，而引起人们极大的兴趣。此外，有机电子可以为电子电路提供新的有吸引力的性质，例如柔韧性和透明度。有机电子器件的结构可以包含单层或多层有机材料和图案化的金属特征(例如电极)。但是，具有有机层的电接触的形成尚未有成熟有效的工业制造工艺。这主要是由于现在使用的成本、材料和制造技术造成的。

具体地说，在电子器件或电子电路中有机材料的使用对制造工艺产生某些限制，这最终限制了所制造的有机电子器件的功能。这是由于有机化合物的低分解温度以及它们对非期望的化学反应相对较高的敏感性，这些破坏了其在制备过程中产生的功能。

物理气相沉积(PVD)技术是用于形成具有有机层的金属电极的制造技术之一。所述PVD技术使用物理工艺(例如加热或溅射)以产生材料蒸气，然后将其沉积在需要涂覆的物体上。所述PVD工艺通常用于制造由于机械、化学或电子原因需要薄膜的物品。实例包括半导体器件，例如薄膜太阳能电池板。

PVD工艺主要基于容易损坏有机活性组分的气相沉积方法。例如，当使用PVD方法时，将金属材料从固体源蒸镀到位于与所述固体源有一定距离的基底上。此外，当使用所述PVD时，整个工艺是在真空室中进行的。在此工艺过程中，高能金属原子“轰击”所述基底的表面，并能够渗入到有机材料中，从而大大损坏有机表面。与使用PVD工艺相关的蒸发金属的损坏和损失限制了用于制备有机电子器件的PVD方法的成本效率。

用于形成金属电极有机层的另一种制造技术是化学气相沉积(CVD)。在CVD制造工艺中，有机基底暴露于反应室中对有机基底有害的高反应性和腐蚀性试剂中。

在基底上形成金属膜的其它技术包括喷墨印刷、丝网印刷、气溶胶印刷和纳米压印光刻技术，所有这些技术都使用纳米颗粒分散体。在大多数的实施中，在这些印刷工艺中使用的“油墨”是基于有机-配体稳定的金属纳米颗粒或金属有机化合物的分散体。金属膜的油墨印刷可以集成到电子器件的大规模制造系统中。但是，由于这种油墨组合物的成本，现有的油墨印刷工艺是非常昂贵的。具体地，由于与油墨溶液的合成、分散、提纯和浓缩相关的加工步骤的数量，使得制造油墨非常昂贵。此外，当使用目前可用的油墨溶液涂覆在基底上时，需要加热所述溶液以形成膜。

例如，在现有溶液中使用的用于印刷在陶瓷基底上的油墨组合物部分包括作为粘结剂并且熔点低于600℃的亚微米颗粒。这种粘结剂暴露高于所述粘结剂熔点的温度中成为基底的组成部分。

因此，提供在基底上形成图案化金属膜的方法、系统和油墨组合物将会是有益的，其将克服现有技术的缺陷。

发明内容