本發(fā)明涉及一種銀漿前驅(qū)液的配制以及一種激光直寫技術(shù)。特別涉及一種柔性基體上激光原位還原制備銀電極的方法，屬于銀電極的制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，人們對柔性器件的需求越來越大。主要是因為硅基傳統(tǒng)器件往往是脆性的，在彎曲和拉伸等條件下容易發(fā)生斷裂。相對于傳統(tǒng)的電子器件，柔性電子器件最顯著的特點就是具有柔性可彎曲拉伸的特點。由于具有該特點所以能滿足一些特殊設(shè)備對形變的要求。比如柔性儲能器件、柔性傳感器、電子皮膚。以傳統(tǒng)硅材料為基體的電子器件如果能實現(xiàn)柔性化將極大程度的拓展電子器件的應(yīng)用領(lǐng)域。并且將改變?nèi)祟愇磥淼纳罘绞?，比如近幾年發(fā)展起來的可穿戴設(shè)備。另一方面微電子器件將更加以人為中心，也必將朝著智能化便攜化發(fā)展。這也必然要求微電子器件和產(chǎn)品是柔性的并能適應(yīng)各種非平面環(huán)境下的使用。因此，柔性加工與制備技術(shù)將是微電子技術(shù)發(fā)展的方向之一。

傳統(tǒng)的絲網(wǎng)印刷、光化學(xué)法、電子束刻蝕和電子束離子束掃描等方法存在柔性化程度低，制造工序多，制作周期長，精度低，加工誤差大，電鍍腐蝕等對環(huán)境污染大，成本高等不足。為了實現(xiàn)柔性基體高精度上微納結(jié)構(gòu)與器件的制備。國內(nèi)外研究人員著力于激光直寫技術(shù)的研究。相比傳統(tǒng)方法，激光直寫加工精度高。激光直寫可以實現(xiàn)高精度定位。由于其精度主要取決于激光光斑大小，而激光光斑可以聚焦到微米量級。從而其加工精度可以達到微米量級。同時激光直寫技術(shù)成本較低。相比絲網(wǎng)印刷和光化學(xué)法而言，無需制備模板，無需特殊氣氛保護。其設(shè)備成本比電子束離子束低很多。同時由于是加成法制備，所以能節(jié)省材料降低污染。激光光束不會造成類似電子束離子束一樣的負(fù)面效應(yīng)。并且激光直寫適用的范圍廣。可以用于高分子材料、半導(dǎo)體材料、金屬材料和陶瓷材料等的加工制備。目前已經(jīng)發(fā)展起來的主要有激光化學(xué)氣相沉積、激光誘導(dǎo)液相化學(xué)鍍和激光誘導(dǎo)固相反應(yīng)沉積等方式。利用該技術(shù)已經(jīng)可以實現(xiàn)在無掩膜條件下自由沉積制備線寬很窄的微納結(jié)構(gòu)。已經(jīng)不同材料的加工與制備，比如金、銀、銅和鋁等?，F(xiàn)有的激光直寫技術(shù)研究將注意力主要放在如何減少線寬增加其導(dǎo)電性，而忽略了其粘附強度的問題。所以目前激光直寫制備的結(jié)構(gòu)與基體連接強度比較低。該不足也限制了激光直寫技術(shù)在實際應(yīng)用的推廣。

針對該問題，本發(fā)明公開一種銀漿前驅(qū)液的配制以及一種激光直寫技術(shù)，特別涉及一種柔性基體上激光原位還原制備高粘結(jié)強度銀電極的方法。本發(fā)明公開的銀漿前驅(qū)液制備方法簡單快捷，無需加熱等條件。所使用激光直寫技術(shù)能一步完成銀納米材料的原位還原與燒結(jié)。無需復(fù)雜的化學(xué)處理、昂貴的設(shè)備以及繁瑣的工藝過程。該方法制備的銀電極可用于柔性顯示、微納傳感制備等各個領(lǐng)域，將有很好的實際應(yīng)用前景。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種簡單快捷的銀漿前驅(qū)液制備配方進而利用激光原位還原制備銀電極的方法。省略現(xiàn)有的激光直寫電極需要提前合成制備相應(yīng)納米顆?；蛘呒{米線等納米材料的步驟。并且解決現(xiàn)有激光直寫所獲得的電極與基體粘結(jié)強度不高的問題。提供一種柔性基體上利用激光在塑料基體背面進行掃描一步完成銀納米材料的原位還原與燒結(jié)的激光直寫制備電極的方法。

本發(fā)明目的通過如下措施來達到的，其具體工藝流程包括以下步驟：

(1)首先將硝酸銀、檸檬酸三鈉和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)制備成銀漿前驅(qū)液；

(2)將選用的塑料基體清洗烘干后放入等離子清洗儀中進行表面清洗處理；

(3)之后將所制備的銀漿前驅(qū)液旋涂于需要制備銀電極的步驟(2)的塑料基體的正面上，放入烘箱中加熱烘干(優(yōu)選50℃)。

(4)采用納米激光(優(yōu)選405-808納米激光)在塑料基體背面進行掃描制備銀電極，使納米激光從塑料背面入射聚焦于塑料基體與銀漿前驅(qū)液接觸界面處進行掃描制備銀電極，完成所需電極直寫后用去離子水清洗掉多余的銀漿即可獲得所需銀電極。

所述激光直寫銀漿前驅(qū)液中添加PVP，PVP含量百分含量為硝酸銀質(zhì)量的1％-30％，優(yōu)選5-10％。硝酸銀、檸檬酸三鈉的摩爾比優(yōu)選3:1。

所述的塑料基體可以是各種常用塑料基體，如PC、PI、PDMS、PMMA等塑料基體中的一種。

采用本發(fā)明方法，利用3M膠帶進行粘附力測試，可承受至少五十次粘附測試。并且其具有良好的導(dǎo)電率及可彎曲性能。經(jīng)過1500次彎曲測試后其電阻率只有5.2％的增加。本發(fā)明公開的銀漿前驅(qū)液制備方法簡單快捷。

與現(xiàn)有技術(shù)相比：

①本發(fā)明不需要合成制備銀納米顆?；蛘呒{米線等納米材料銀漿，只需簡單配比混合，不需要加熱、油浴、真空等條件就可制備出用于激光直寫的銀前驅(qū)溶液。

②同現(xiàn)有合成方法相比，本發(fā)明選用常規(guī)合成銀納米材料的硝酸銀、檸檬酸三鈉試劑的基礎(chǔ)上加入了聚乙烯吡咯烷酮(PVP)。

③同現(xiàn)有激光直寫技術(shù)相比，本發(fā)明利用激光在塑料背面進行掃描制備銀電極。

④同現(xiàn)有激光直寫技術(shù)相比，首先本發(fā)明所制備銀電極時能一步完成銀納米材料的原位還原與燒結(jié)。并且本發(fā)明在塑料基體上所制備的銀電極與基體的粘結(jié)強度很高，同時具有操作簡單、省時高效的優(yōu)點。

附圖說明

圖1，激光直寫裝置示意圖

圖2，未添加PVP(a1)和添加PVP(b1)制備的電極清洗前照片；未添加PVP(a2)和添加PVP(b2)清洗后照片

圖3，激光正面掃描(a)和激光背面掃描(b)對塑料基體損傷程度的SEM圖片

圖4，所制備銀電極低倍(a)和高倍(b)SEM圖片，XRD(c)圖片，以及實物照片(d)

圖5，3M膠帶粘附50次后電極實物照片(a)及彎曲測試電阻變化結(jié)果(b)

圖6，所制備電極用于柔性顯示效果圖。a)正常狀態(tài)下LED點亮效果圖，b)彎曲狀態(tài)下LED點亮效果圖

具體實施方式

首先有必要在此指出的是本實施例只用于對本發(fā)明進行進一步說明，不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限制。

實施例1：激光直寫技術(shù)在PC柔性塑料基體上制備高粘結(jié)強度銀電極

1)選取聚碳酸酯(PC)作為柔性基體。將0.3毫米厚PC薄膜切成5cm×5cm小片。放入去離子水中超聲清洗表面。清洗完取出用壓縮空氣吹干放入200W等離子體清洗機中，設(shè)置氧氣注入速率為20L/min。處理90秒后待用。

2)將3克檸檬酸三鈉和250毫克PVP溶于100毫升去離子水中，另外將5.0克硝酸銀溶于80毫升水中。將100毫升的檸檬酸三鈉和PVP混合溶液至于磁力攪拌器上攪拌，此時將80毫升硝酸銀溶液逐漸導(dǎo)入到混溶溶液中。繼續(xù)攪拌一小時獲得銀漿前驅(qū)液。

3)之后將所制備的銀漿前驅(qū)液旋涂于需要制備銀電極的塑料柔性基體上。放入烘箱中加熱至五十?dāng)z氏度直至烘干。

4)選用405納米激光在按附圖1所示將激光從塑料背面入射聚焦于塑料與銀漿前驅(qū)液接觸界面處進行掃描制備銀電極。所選用激光為連續(xù)激光。激光功率為1W。

5)完成所需電極直寫制備后用去離子水清洗掉多余的銀漿即可獲得所需銀電極。

實施例2

具體步驟見實施例1，只是將250毫克PVP改為500毫克PVP，同樣得到實施例1的效果。