光子燒結技術在印刷電子技術中的應用研究進展

顧唯兵，林 劍，陳 征，崔 錚

（中國科學院 蘇州納米技術與納米仿生研究所 印刷電子研究中心，江蘇 蘇州215123）

印刷電子技術是采用印刷方法制備電子器件的一個技術領域［1］，其重要的特點是采用溶液化的納米材料墨水，通過印刷工藝進行圖形化“加成”制造，并經固化燒結處理后實現納米材料的功能化，獲得最終的器件物理性能。正是由于印刷電子器件溶液化制備的特點，決定了要實現最終的電子器件功能，需要經過一個材料的燒結過程，并且所采用的燒結技術在很大程度上決定著最終的器件性能。目前，研究人員發展了多種燒結技術，如熱板、對流烘箱、光子燒結、電燒結、微波燒結及等離子燒結技術等［2－6］。在這些燒結技術中，光子燒結技術由于其能夠低溫、快速、非接觸、選擇性的燒結納米材料墨水而不破壞不耐高溫的柔性透明薄膜基底而受到了廣泛關注，并且其應用范圍不斷擴展。

光子燒結技術包括激光燒結、紅外燒結及閃燈燒結，其原理主要是高能光子與納米顆粒相互作用，使納米顆粒吸收能量后相互聚集融合，形成功能 材 料 薄 膜。根 據 Gibbs－Thomson 方 程［7，8］，由于納米顆粒的熱動力學尺寸效應，其融化溫度較塊體材料大大降低。如圖1所示，納米尺度的銀和銅顆粒材料的熔化溫度可降低至100～300℃，而其塊狀材料的熔點則分別為961℃和1083℃，因此利用納米尺度材料可以在較低溫度下實現材料的燒結。同時由于塑料等透明柔性襯底對可見光及近紅外區的吸收很小，利用光子燒結技術使聚合物襯底的溫升很低，有利于低溫柔性印刷電子器件的制備?！?br>