本發(fā)明主要屬于有機(jī)電極 領(lǐng)域，具體涉及一種圖案化有機(jī)電極PEDOT:PSS的方法。

背景技術(shù)：

地球的資源是有限的，其中金屬電極資源更是少之又少。但是隨著優(yōu)異的電子產(chǎn)品的應(yīng)用廣泛深入人心，半導(dǎo)體行業(yè)的金屬電極需求量與日俱增，最終金屬電極的短缺必然會制約電子產(chǎn)品的進(jìn)一步發(fā)展。同時(shí)現(xiàn)在電子產(chǎn)品正朝著柔性、透明、可穿戴趨勢發(fā)展，金屬電極顯然無法擔(dān)此重任。金屬電極因?yàn)槠淞己玫臒釋?dǎo)率，過高的熔沸點(diǎn)使得沉積金屬電極時(shí)，金屬蒸汽易灼傷樣品。同時(shí)不同比例的PEDOT與PSS的混合物具有不同的功函數(shù)，對應(yīng)著不同金屬電極，故而可以代替很多種金屬而不是其中某一種金屬電極。而有機(jī)電極PEDOT:PSS憑借著的導(dǎo)電強(qiáng)，柔性、透明的性能故而引起了廣泛的研究，但是其圖案化技術(shù)一直都制約著其發(fā)展。

現(xiàn)存的有機(jī)電極PEDOT:PSS的圖案化技術(shù)主要是通過傳統(tǒng)的掩膜版光刻工藝實(shí)現(xiàn)。其主要原理為:首先把有機(jī)電極PEDOT:PSS旋涂到一個(gè)干凈的基底上后加熱，接著旋涂光刻膠后，在掩膜版的幫助下使用紫外曝光儀，曝出相應(yīng)的圖形，顯影定影后使用反應(yīng)離子刻蝕（RIE）刻蝕暴露出來的PEDOT:PSS薄膜，最后使用去膠劑去除剩余的光刻膠。這個(gè)圖案化技術(shù)首先局限于復(fù)雜的工藝：需要單獨(dú)制作掩膜版和使用到反應(yīng)離子刻蝕（RIE），如果使用后旋涂PEDOT:PSS上去，那么現(xiàn)存紫外光刻膠無法忍受干燥PEDOT:PSS所需的溫度烘烤；其次、如果溝道材料與有機(jī)電極的接觸為溝道在上，有機(jī)電極在下，那么技術(shù)人員很難非常精準(zhǔn)把握好反應(yīng)離子刻蝕（RIE）的工藝，必然會刻蝕基底或者留下有機(jī)電極PEDOT:PSS在導(dǎo)電溝道正下方，而且有機(jī)電極因?yàn)楣饪棠z無法徹底清除存在殘留問題，絕緣的光刻膠增大電極接觸電阻；最后、如果有機(jī)電極在上，導(dǎo)電溝道在下，那么反應(yīng)離子刻蝕（RIE）也會刻蝕到導(dǎo)電溝道材料，或者還是會留下光刻膠殘留。這個(gè)光刻的工藝的精度也限于光刻膠的精度約為1μm，源高于其他的圖案化工藝的精度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明提供了一種圖案化有機(jī)電極PEDOT:PSS的方法，使精度可以達(dá)到10nm，同時(shí)擺脫了光刻膠殘留缺陷和反應(yīng)離子刻蝕（RIE）損傷問題。這個(gè)圖案化有機(jī)電極PEDOT:PSS技術(shù)為有機(jī)電極的圖案化道路探索了一條新思路，同時(shí)為有機(jī)電極的大規(guī)模應(yīng)用奠定了廣泛的基礎(chǔ)。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種圖案化有機(jī)電極PEDOT:PSS的方法，所述方法包括以下步驟：

（1）在基底上旋涂電子束光刻膠，烘干后得在基底上的電子束光刻膠層；

（2）用電子束曝光方法將所述基底上的電子束光刻膠層圖案化，得帶有圖案化的電子束光刻膠層的基底；

（3）在所述帶有圖案化的電子束光刻膠層的基底上沉積PEDOT:PSS，一定溫度下干燥得中間物；

（4）用有機(jī)溶劑浸泡所述中間物除去電子束光刻膠，用大量去離子水沖洗后得在基底上圖案化的有機(jī)電極PEDOT:PSS，實(shí)現(xiàn)圖案化有機(jī)電極PEDOT:PSS。

進(jìn)一步地，所述電子束光刻膠為聚甲基丙烯酸甲酯或聚甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸甲酯的混合酯;所述聚甲基丙烯酸甲酯的分子量為495K或950k。

進(jìn)一步地，步驟（3）中一定溫度下干燥為在120℃-220℃下干燥5-30min，此溫度和時(shí)間保證PEDOT:PSS不變性，且干燥后的PEDOT:PSS最終能夠不溶于水。

進(jìn)一步地，所述步驟（2）中圖案化的精度為0.01微米至100微米。

進(jìn)一步地，所述步驟（4）用有機(jī)溶劑浸泡為在丙酮中50℃-100℃溫度浸泡0.5-12h。

進(jìn)一步地，步驟（3）中PEDOT：PSS沉積方法為旋涂法，所用旋涂液為PEDOT:PSS與異丙醇按體積比1：1的混合溶液。

進(jìn)一步地，步驟（1）中所述烘干的條件為：170℃-190℃溫度下保持1-2min。

進(jìn)一步地，所述基底為任意表面光滑的襯底。

基底可為清洗后的二氧化硅、沉積有單層二硫化鉬的二氧化硅、柔性透明的PET或PEI等。

進(jìn)一步地，所述步驟（3）中一定溫度下干燥為在180℃溫度下干燥15-30min。

本發(fā)明的有益技術(shù)效果：

（1）本發(fā)明提供的方法擺脫掩膜版和反應(yīng)離子刻蝕（RIE）的使用，解決光刻膠殘留和等離子體輻射損傷；

（2）本發(fā)明使用電子束曝光技術(shù)，提高了圖案化的精度；

（3）本發(fā)明制備的圖案化有機(jī)電極代替金屬電極實(shí)現(xiàn)低成本綠色的圖案化有機(jī)電極，特別是對于新型二維材料的電極制備有著金屬電極無法替代的作用。

附圖說明

圖1、本發(fā)明圖案化有機(jī)電極PEDOT:PSS的流程示意圖；

圖2、本發(fā)明實(shí)施例1中PEDOT:PSS圖案化的SEM圖；

圖3、本發(fā)明實(shí)施例2 PEDOT:PSS圖案化的SEM圖；

圖4、本發(fā)明實(shí)施例3中二硫化鉬晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5、本發(fā)明實(shí)施例3中二硫化鉬晶體管的電流-電壓曲線；

圖中：1、 PEDOT：PSS有機(jī)電極，2 、二硫化鉬納米片， 3 、二氧化硅基底，4、電子束光刻膠。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)描述。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

相反，本發(fā)明涵蓋任何由權(quán)利要求定義的在本發(fā)明的精髓和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。進(jìn)一步，為了使公眾對本發(fā)明有更好的了解，在下文對本發(fā)明的細(xì)節(jié)描述中，詳盡描述了一些特定的細(xì)節(jié)部分。對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說沒有這些細(xì)節(jié)部分的描述也可以完全理解本發(fā)明。

實(shí)施例1

圖案化PEDOT:PSS有機(jī)電極的流程圖如圖1所示，

（1）清洗二氧化硅基底：將2.5*2.5cm的二氧化硅基底先后放入丙酮、乙醇、去離子水，在每個(gè)溶液中經(jīng)過各10 分鐘的超聲清洗后，取出，氮?dú)獯蹈桑?/p>

（2）在3000轉(zhuǎn)每分鐘，一分鐘的參數(shù)下旋涂PMMA膠（950K），后180℃烘干；

（3）電子束曝光技術(shù)制備“梳”狀圖形，其中“梳”枝的寬度為50納米，與“梳”枝垂直的“梳”干的寬度約為80納米，如圖2，顯影定影氮?dú)獯蹈桑?/p>

（4）旋涂PEDOT:PSS有機(jī)電極，在熱板上180℃烘烤15-30分鐘，最后放入丙酮溶液浸泡12h；

實(shí)施例2

（1）清洗二氧化硅基底：將2.5*2.5cm的二氧化硅基底先后放入丙酮、乙醇、去離子水，在每個(gè)溶液中經(jīng)過各10 分鐘的超聲清洗后，取出，氮?dú)獯蹈?。?/p>

（2）在3000轉(zhuǎn)每分鐘，一分鐘的參數(shù)下旋涂PMMA膠（495K），后180℃烘干；

（3）電子束曝光技術(shù)制備PEDOT:PSS條紋，其中條紋寬度約為10微米，如圖3，顯影定影氮?dú)獯蹈桑?/p>

（4）旋涂PEDOT:PSS有機(jī)電極，在熱板上180℃烘烤15-30分鐘，最后放入丙酮溶液浸泡12h；

實(shí)施例3

可在基底上預(yù)先沉積單層二硫化鉬，再進(jìn)行圖案化PEDOT:PSS有機(jī)電極，制備得到二硫化鉬晶體管，本方法制備的二硫化鉬晶體管結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示。具體步驟如下：

（1）清洗二氧化硅基底：將2.5*2.5cm的二氧化硅基底先后放入丙酮、乙醇、去離子水，在每個(gè)溶液中經(jīng)過各10 分鐘的超聲清洗后，取出，氮?dú)獯蹈?。?/p>

（2）化學(xué)氣相沉積生長單層二硫化鉬，以硫粉和三氧化鉬為反應(yīng)物，在860℃制備沉積到二氧化硅表面，單層二硫化鉬為正三角形，其中邊長約為100微米；

（3）在3000轉(zhuǎn)每分鐘，一分鐘的參數(shù)下旋涂PMMA膠（495K），后180℃烘干；

（4）電子束曝光技術(shù)曝光所需要的圖形；

（5）旋涂PEDOT:PSS有機(jī)電極，在熱板上180℃烘烤15-30分鐘，最后放入丙酮溶液浸泡12h。

測量制備得到的二硫化鉬晶體管的電流-電壓曲線如圖5所示，測量時(shí)，其中一個(gè)電極接地，另一個(gè)電極施加電壓。