有机电子薄膜连续式微接触图形化印刷原理与工艺研究

有机电子器件的制作工艺瓶颈是如何在大面积柔性基板上形成有机功能材料图形。传统的光刻与腐蚀工艺不适合有机材料的制作，由此申请研究有机电子薄膜连续式微接触图形化印刷的原理与关键技术。利用流体力学与粘弹性力学的理论建立圆柱滚筒弹性印版印刷过程中电子油墨的流动与粘附沉积的有限元模型；研究具有三维微米级结构的弹性印板的模压复制工艺技术；自行设计并搭建连续式高速微接触印刷实验平台；研究印刷过程输入参数（电子油墨的粘度、浓度，匀墨方式，印刷压力、接触时间，印刷过程变形与张力控制，对准误差等）对印刷质量（薄膜的致密性、厚度均匀性，电气特性）的影响。该课题的研究成果可为有机电子功能材料的加法式图形化技术提供理论基础和科学依据，为大面积生产有机电子器件提供技术保证。

有机电子薄膜连续式微接触图形化印刷技术可在大面积柔性基板上形成有机功能材料图形。本项目首先通过建立弹性印版与柔性基底的粘弹性模型厘清了接触压力及滚动速度等关键参数的关系，通过分析材料表面自由能对图案转移的影响及弹性印版的变形及预补偿方法确定微结构的特征尺寸深宽比范围为0.2~2，且粘滞性较低的电子油墨有利于图案的高保真度转印。其次，设计了基于音圈电机的微接触印刷设备以实现精确定位定力控制，构建了可调隙滚筒式微接触印刷系统，通过压紧辊的精确位置控制调节印版及基底的接触压力。接着，利用光刻法、微滴喷射法、非接触压印法以及激光加工法制作硅、聚合物及金属母模，为10~500μm范围内多种尺度及形貌的硬质母模制作提供了依据。最后，利用光刻法制作的薄膜晶体管源级、栅级、漏级及介电层的硅基板制作了PDMS软模印版，并采用UV光固化环氧硅树脂完成了滚筒式微接触印刷工艺的实验研究，通过优化接触压力及印刷辊速度等关键工艺参数获得了转印图案，测试结果表明，图案具有良好的保真度。最后，根据常见的转印缺陷如图形扩散、结构剥离、图案扭曲塌陷以及气孔等探讨了电子油墨涂布机制及操作工艺参数等因素对图案转印质量的影响。.课题组培养博士后1名，在读硕士1名。根据研究内容及实验结果在国内外期刊上发表论文8篇，SCI收录3篇，EI收录4篇；授权发明专利1项、实用新型专利1项，申请发明专利1项。