納米轉(zhuǎn)印方法及納米功能器件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及納米技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種納米轉(zhuǎn)印方法及納米功能器件。
【背景技術(shù)】
[0002]柔性電子(FlexibleElectronics)，又稱為印刷電子(Printed Electronics)或有機電子(Organic Electronics)，是將有機/無機電子器件沉積在柔性基板上形成電路的新興電子技術(shù)。以其獨特的柔性及高效、低成本的制造工藝在柔性電子顯示、0LED/QLED、薄膜太陽能電池板及能源等領(lǐng)域有迫切需求。
[0003]在柔性顯示領(lǐng)域，需要精細線寬的電極和不同特性的功能區(qū)域?，F(xiàn)有的基于硅基的光刻工藝，不能滿足柔性電子器件大面積、柔性化和低成本的要求。特別是采用印刷技術(shù)來制備有機顯示器件，一直是國內(nèi)外產(chǎn)業(yè)的愿望和未來的發(fā)展方向。將有機高分子或者納米銀制成墨水，采用噴墨打印技術(shù)可進行精密電路和功能區(qū)的制備，但打印線寬僅達20um(1975年半導體工藝水平)，且打印效率與墨水特性是制約批量化與低成本的主要障礙。凹印和膠印(gravure printing和offset printing)特征線寬也在數(shù)十微米以上，由于印刷墨水粘度和墨點擴散等因素，凹印和膠印還達不到顯示器件對電極線寬和功能區(qū)厚度控制精度的要求。
[0004]在電容觸控屏行業(yè)，需要低方阻(〈10歐/方)極細線寬(〈5微米)的透明導電膜，以滿足金屬網(wǎng)格導電膜和大尺寸觸控顯示器件制備需求。同樣，柔性顯示電路的線寬和導電性要求更高。已有的氧化銦錫ΙΤ0透明導電膜的方阻約150歐/方，且脆性，不適合柔性顯示與觸控要求。而用傳統(tǒng)銅蝕刻工藝來制備金屬網(wǎng)格透明導電膜，存在大量的刻蝕污染，同時大面積導電膜的電路線寬一般在5微米以上，且線寬的一致性不易控制。
[0005]在鋰電池領(lǐng)域，需要更好儲能特性的納米電極，尤其需多層納米結(jié)構(gòu)的碳納米管(CNT)和活性材料的復合電極。已有的鋁基涂布，很難實現(xiàn)納米級的多層復合電極，且成本高，穩(wěn)定性控制難以控制。
[0006]因此，需要有一種能實現(xiàn)厚度精確控制至納米精度、電極線寬達到數(shù)十納米的高效、低成本的綠色制造方法，以滿足工業(yè)界對納米級線寬的電極、及厚度在納米級的功能區(qū)域的制備要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]鑒于此，本發(fā)明提供了一種納米轉(zhuǎn)印方法及納米功能器件，以克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足。
[0008]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種納米轉(zhuǎn)印方法，其包括如下步驟:
[0009]S1.在柔性金屬基板上涂布光刻膠；
[0010]S2.對所述涂布光刻膠的柔性金屬基板進行光刻，在柔性金屬基板表面形成溝槽圖形，顯影并露出光刻膠底部的柔性金屬基板；
[0011]S3.將經(jīng)過步驟S2處理的柔性金屬基板放入第一電鑄槽中，進行第一次電鑄處理，在溝槽中生長突伸出的金屬電極層，對所述金屬電極層表面進行鈍化處理；
[0012]S4.將經(jīng)過步驟S3處理的柔性金屬基板放入第二電鑄槽中，進行第二次電鑄處理，在金屬電極層上形成納米級材料層；
[0013]S5.將經(jīng)步驟S4處理的柔性金屬基板包覆于輥筒上，使得柔性金屬基板的底面與所述輥筒相貼合，通過卷對平轉(zhuǎn)印模式，控制所述柔性金屬基板，在相應承接基板上轉(zhuǎn)印納米材料層。
[0014]作為本發(fā)明的納米轉(zhuǎn)印方法的改進，所述步驟S1中，所述光刻膠為正性光刻膠，所述柔性金屬基板為不銹鋼或鎳，或者所述柔性金屬基板為PET、P1、PEN中的一種表面金屬化后形成的金屬導電基板。
[0015]作為本發(fā)明的納米轉(zhuǎn)印方法的改進，所述步驟S3還包括:在所述第一電鑄槽的陽極上放置所需金屬材料，通電后，陰極金屬離子在所述溝槽中沉積生長出lOOnm-lOum的金屬電極層。
[0016]作為本發(fā)明的納米轉(zhuǎn)印方法的改進，所述步驟S4還包括:在所述第二電鑄槽的陽極上放置所需電鑄材料，通電后，控制柔性金屬基板的拉伸速度、陽極與陰極的距離、電流密度，在所述金屬電極層上形成厚度為數(shù)十納米?數(shù)微米的用于轉(zhuǎn)印的納米級材料層。
[0017]作為本發(fā)明的納米轉(zhuǎn)印方法的改進，根據(jù)金屬基板的電極圖形的特征尺寸，所述陽極與陰極的距離范圍為2mm?200mmo
[0018]作為本發(fā)明的納米轉(zhuǎn)印方法的改進，所述電鑄材料選自金屬、半導體、碳納米管、石墨烯中的一種或者幾種的混合。
[0019]作為本發(fā)明的納米轉(zhuǎn)印方法的改進，所述納米轉(zhuǎn)印方法還包括:S6.更換第二電鑄槽中的電鑄材料，重復步驟S4和S5，得到多層復合材料的電極器件。
[0020]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供一種根據(jù)如上所述的納米轉(zhuǎn)印方法得到的納米功能器件，其包括基板、以及設(shè)置于所述基板上轉(zhuǎn)印的納米材料層。
[0021]作為本發(fā)明的納米功能器件的改進，所述納米材料層位于所述基板上的同一區(qū)域或不同區(qū)域，所述納米材料層為一層或多層，所述納米材料層為多層時，多層納米材料層層疊設(shè)置于所述基板上。
[0022]作為本發(fā)明的納米功能器件的改進，所述納米功能器件可以為:透明導電膜、鋰電池復合電極、柔性顯示電極、0LED的透明導電電極。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0024](1)本發(fā)明通過柔性金屬電極模具，便于將金屬電極層表面的納米級材料層轉(zhuǎn)印到大面積基板表面上。由于金屬電極層突伸設(shè)置，其頂部納米級材料層與基板表面的實際接觸面積很小，在轉(zhuǎn)印時，其單位表面的實際壓印力高于用光刻-蝕刻工藝做出來的平面電極模具，有利于頂部的納米級材料層的完整轉(zhuǎn)印。
[0025](2)本發(fā)明通過卷對平轉(zhuǎn)印模式，柔性金屬基板包覆在輥筒上，轉(zhuǎn)印時，柔性金屬基板與被轉(zhuǎn)印的基板間形成包角，對脫模、柔性金屬基板壽命和轉(zhuǎn)印面積有極大提升。印章式的平對平納米轉(zhuǎn)印，面積一般小于1英寸，而本發(fā)明可實現(xiàn)米級幅面。由于卷壓平屬于線接觸，整體壓力減小，柔性金屬基板形成的模具的重復使用壽命延長，一般地，鎳板模可實現(xiàn)數(shù)千次到數(shù)萬次的轉(zhuǎn)印。
[0026](2)本發(fā)明通過對金屬電極層表面進行鈍化處理，有利于納米級材料層與金屬電極層的分離，提升納米轉(zhuǎn)印的成品率，使納米級材料層的轉(zhuǎn)移保真度提高。
【附圖說明】
[0027]圖1是在柔性金屬基板上涂布光刻膠并進行光刻后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖2是金屬電極層與柔性金屬基板形成轉(zhuǎn)印時的模具剖視圖；
[0029]圖3是光刻后的柔性金屬基板在第一電鑄槽中電鑄時的示意圖；
[0030]圖4是模具在第二電鑄槽中電鑄時的示意圖；
[0031]圖5是帶有納米材料層的模具剖視圖；
[0032]圖6為本發(fā)明的納米轉(zhuǎn)印方法中步驟S5的示意圖，此時，納米材料層位于所述基板上的同一區(qū)域；
[0033]圖7為本發(fā)明的納米轉(zhuǎn)印方法中步驟S6的示意圖，此時，納米材料層位于所述基板上的不同區(qū)域；
[0034]圖8為本發(fā)明的納米轉(zhuǎn)印方法中步驟S6的示意圖，此時，納米材料層位于所述基板上的同一區(qū)域并進行復合疊加。
[0035]附圖中涉及的附圖標記和組成部分說明:1.柔性金屬基板；2.光刻膠；3.溝槽圖形；4.金屬電極層；5.第一電鑄槽；6.第二電鑄槽；7.納米材料層；8.輥筒；9.基板；10.活性材料層。