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开题报告

开题报告. 纳米银导电墨水的制备及应用研究 报告人：吴凤慈. 报告提纲. 1. 课题背景 研究进展综述 研究内容和实验方案 进度安排. 2. 3. 4. 一、课题背景. 印刷电子：又称柔性电子，它包括以各种印刷方式制备电子线路及元器件的生产技术、支撑该技术的各种材料和通过该技术得到的各种电子产品。 优越性：与传统的硅基电子技术相比，印刷电子具有低成本、生产效率高等优点。. 传统光刻蚀技术与印刷电子技术比较示意图.

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Presentation Transcript

  1. 开题报告 纳米银导电墨水的制备及应用研究 报告人：吴凤慈

  2. 报告提纲 1 课题背景 研究进展综述 研究内容和实验方案 进度安排 2 3 4

  3. 一、课题背景 印刷电子：又称柔性电子，它包括以各种印刷方式制备电子线路及元器件的生产技术、支撑该技术的各种材料和通过该技术得到的各种电子产品。 优越性：与传统的硅基电子技术相比，印刷电子具有低成本、生产效率高等优点。

  4. 传统光刻蚀技术与印刷电子技术比较示意图

  5. 印刷电子的主要应用领域有：显示器件（特别是柔性显示器件）、照明设备、光伏器件、各种集成智能系统（如薄膜晶体管（TFT）、传感器、无线射频识别标签（RFID）和存储器等）。印刷电子的主要应用领域有：显示器件（特别是柔性显示器件）、照明设备、光伏器件、各种集成智能系统（如薄膜晶体管（TFT）、传感器、无线射频识别标签（RFID）和存储器等）。

  6. (b) (a) 利用印刷电子技术制备的电子电路 （a）及相应柔性显示器件（b）

  7. GE采用卷绕式工艺制作的柔性OLED照明器件

  8. 由MIT开发的在纸张上喷墨打印形成的太阳能电池由MIT开发的在纸张上喷墨打印形成的太阳能电池

  9. 高导电性、低处理温度和高附着力的导电墨水是印刷电子的基础材料。高导电性、低处理温度和高附着力的导电墨水是印刷电子的基础材料。 导电墨水的发展历程可以分为三个阶段：导电高分子墨水、金属有机化合物导电墨水和金属纳米颗粒导电墨水。

  10. 二、目前对金属纳米颗粒导电墨水的研究：

  11. 2.1 墨水的制备及性能研究 金属纳米导电墨水 溶剂型导电墨水 水性导电墨水 溶剂型导电墨水在承印基材上横向扩散少、干燥速度快，易于精确控制打印涂层的形貌

  12. 金属纳米颗粒导电墨水的制备 金属有机化合物或是 金属无机物和有机小 分子化合物的混合物 金属纳米颗 粒混合溶液 化学还原 离心分离、 洗涤、 还原剂、分散剂及表面活性剂 得到金属 纳米颗粒 有机溶剂分散 金属纳米颗粒 导电墨水

  13. 导电墨水的性能要求

  14. 2.2 打印设备及墨滴控制 咖啡环效应

  15. D. Kim等研究发现添加高粘度低表面张力的溶剂、提高分散液的固含量和预热基板都有利于消除咖啡环效应； • 在打印机设置方面喷头直径、脉冲电压频率、基材温度也会影响涂层微观形貌和导电性能 。 Kim D., Jeong S., Park B. K., et al., Direct writing of silver conductive patterns: improvement of film morphology and conductance by controlling solvent compositions, Applied physics letters, 2006, 89: 264101-1～264101-3

  16. 2.3 涂层后处理研究 打印涂层 涂层后处理 加热 微波 光 电 等离子体 化学

  17. 低温加热导电涂层： Shih-Pin Chen, Zhen-Kai Kao, Jeng-Lung Lin, etc. Silver Conductive Features on Flexible Substrates from a Thermally Accelerated Chain Reaction at Low Sintering Temperatures. ACS Appl. Mater. Interfaces 2012, 4, 7064 − 7068.

  18. 化学处理方式： S.Magdassi,M. Grouchko,O. Berezin,etc. Triggering the Sintering of Silver Nanoparticles at Room Temperature.ACS NANO, 2010, VOL. 4 ▪ NO. 4 , 1943–1948

  19. 化学处理方式： Michael Grouchko,Alexander Kamyshny,Cristina Florentina Mihailescu，etc. Conducti ve Inks with a “ Built-In” Mechanism That Enables Sintering at Room Temperature. ACS NANO,2011,VOL.5.3354-3359.

  20. 紫外光处理涂层： Dandan Zhai, Tianyu Zhang, Jinbao Guo,etc. Water-based ultraviolet curable conductive inkjet ink containing silver nano-colloids for flexible electronics,COLLOIDS AND SURFACES A-PHYSICOCHEMICAL AND ENGINEERING ASPECTS ,2013,vol(424):1-9.

  21. 2.4 器件的制备 • 简单器件如电路板，可以按下图所示制作： S. Koskinen, L. Pykäri, and M. Mäntysalo. Electrical Performance Characterization ofan Inkjet-Printed Flexible Circuit in a Mobile Application. IEEE TRANSACTIONS ON COMPONENTS, PACKAGING AND MANUFACTURING TECHNOLOGY, VOL. 3, NO. 9, SEPTEMBER 2013

  22. 复杂器件的制作 • 以TFT为例： Yuan-Tsung Chang, Chun-Hung Liou,and Chun-Bin Wen. The use of inkjet technology for the application of thin-film-transistor liquid-crystal display manufacturing. IEEE CIRCUITS & DEVICES MAGAZINE SEPTEMBER/OCTOBER 2005

  23. TFT是现代电子器件中用于电流调制和转换的关键部件。TFT是现代电子器件中用于电流调制和转换的关键部件。 • 寻找可以制成溶液的电子材料替代硅材料，通过印刷电子方式制作TFT成为很多研究者关注的热点。 Yiliang Wu, Yuning Li, and Beng S. Ong. A Simple and Efficient Approach to a Printable Silver Conductor for Printed Electronics. J. AM. CHEM. SOC. 2007 , 129 , 1862 -1863 Young-geun Ha,Jonathan D. Emery,Michael J. Bedzyk,etc. Solution-Deposited OrganicInorganic Hybrid Multilayer Gate Dielectrics. Design, Synthesis, Microstructures, and Electrical Properties with Thin-Film Transistors. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 10239–10250

  24. Pochiang Chen,Yue Fu,Radnoosh Aminirad,etc. Fully Printed Separated Carbon Nanotube Thin Film Transistor Circuits and Its Application in Organic Light Emitting Diode Control. Nano Lett.2011, 11, 5301–5308

  25. 三、研究内容和实验方案 1.研究内容 合成纳米银并配制成导电墨水； 用喷墨打印机打印，调试墨水参数； 选择半导体和绝缘层材料将其配制成适合 打印的分散液； 打印TFT器件，测试性能。

  26. 2.实验方案 调配混合保护剂纳米银导电墨水，调试墨水的黏度、表面张力等参数合适的打印参数范围，并测试导电性能； 选择半导体材料如有机材料聚噻吩等，无机半导体材料CdSe、碳纳米管等制成分散液，按照文献中结构图打印TFT； 测试TFT性能，并将其结合应用于TFT-LCD显示器件； 尝试用其他保护剂合成纳米银，按照前面的步骤用于器件制作并测试性能。

  27. 四、进度安排 2013.09-12调试纳米银导电墨水打印参数，掌握TFT器件的结构，选择不同的半导体、绝缘层材料，打印出TFT器件； 2014.01-02 测试TFT的性能，分析其影响因素； 2014.02-06 换用不同的材料，优化半导体、绝缘层及电极材料，以得到性能较好的TFT； 2014.06-08 整理和补充实验数据，初步拟定小论文框架； 2014.08-09 补充文献信息，小论文写作； 2014.10-12查阅文献，将TFT用于器件TFT-LCD，初步探索器件性能； 2015.01-03 探索优化TFT-LCD器件性能，结合本组液晶显示器研究应用； 2015.04-05 补充实验，进行大论文写作。

  28. 谢谢！

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