基于新型有机发光材料的白光照明器件的开发

基于可溶液加工的白光有机发光器件(WOLED)具有高效、环保的优点.基于新型的有机发光蓝G0、绿Ir(mppy)3、红Ir(piq)2acac材料,采用溶液加工的方法,成功实现了WOLED的流明效率达到了15.5cd/A,且功率效率也达到9.1lm/W.同时,做出了国内乃至世界第一块基于溶液加工的3.5英寸白光背光板.

绿色柔性喷墨打印银纳米墨水研究综述

传统导电薄膜的图形化需使用光刻工艺,涉及显影、刻蚀等多个工艺步骤,存在耗时长、器件各功能层构建复杂、成本高昂等不足。喷墨打印作为一种非真空、非接触、无掩膜、低成本、高通量、精准、便捷的桌面型沉积技术,可用于金属导线直接图形化制备,能够节约材料与时间,在柔性大面积电子器件中的应用潜力日益凸显。高性能环保导电墨水的开发是喷墨打印柔性电极制备技术最主要的瓶颈之一,其应满足无毒安全、低温烧结、高导电等需求。早期有机材料由于具有易溶液加工特性被选作可打印导体材料,如聚苯胺和PEDOT/PSS,但它们的导电性低,且化学、热、电学性质不稳定。而金墨水价格昂贵,铜墨水易氧化。相比较而言,银墨水具有高导电性、抗氧化性、稳定性以及相对合理的成本等优势,在打印电子器件领域引起了更加广泛的关注,目前已经实现商业化生产。随着电子器件在低成本、低能量消耗、高效率生产与柔性方面的需求日益增长,导电纳米银墨水的配制不仅需要考虑打印电子器件的高性能,更要满足绿色环保与低温烧结的要求。近年来,针对环保低温的高导电喷墨打印墨水制备技术,诸多研究者不仅致力于改善墨水体系,开发环保的水性墨水,还关注新型的低温烧结技术。在传统热烧结条件下,以月桂酸为分散剂、硼酸钠为还原剂的银纳米颗粒型墨水在烧结温度为125℃时电阻率为6.6μΩ·cm,而以氨水为络合剂、甲酸为还原剂的无颗粒纯溶液墨水在90℃烧结时电阻率为1.6μΩ·cm。新型烧结技术在一定程度上突破了高性能墨水喷墨打印工艺与低温烧结的限制,目前已使银电极烧结温度降低到100℃以下,电阻率低于6μΩ·cm。水性墨水的开发可减少毒性废料的产生,同时若采用多聚电解质作为分散剂,则稳定性更优于有机墨水,利于大规模生产。本文介绍了水性银纳米颗粒(SNPs)悬浮液和有机银复合物(SOC)溶液这两种水性银纳米墨水,比较了不同分散剂、络合剂、还原剂、颗粒聚集方式的墨水体系,总结了适用于柔性印刷的化学烧结、蒸气还原烧结、热水辅助烧结、光还原烧结等新型低温烧结技术。这些新型墨水体系与烧结技术有助于实现导电墨水高性能、高稳定性与柔性的统一,它们的开发和完善将极大促进柔性低温墨水和柔性打印电子器件的发展。

室温生长AZO/Al2O3叠层薄膜晶体管性能研究

针对目前大多数氧化物薄膜晶体管都需要采用热退火工艺来提高其性能不利于其在柔性显示器件中应用这一问题,提出了一种采用室温工艺制备的新型TFT器件,无需退火处理即可获得较好的器件性能。该器件采用脉冲激光沉积技术制备的AZO/Al_2O_3叠层结构作为沟道层。与单层AZO-TFT器件相比,叠层TFT器件具有更优异的性能,其迁移率为2.27 cm2·V-1·s-1,开关比为1.43×106。通过对AZO/Al_2O_3叠层薄膜的厚度、密度、粗糙度、物相、界面特性及能带结构等进行分析,发现这种叠层结构能够使电子的运动被限制在AZO薄膜平面内,即形成了二维电子传输,从而提升TFT器件的性能。

基于双目视觉的球形物体运动轨迹重建

文章介绍了一种改进的球形目标运动轨迹拟合算法,并以高尔夫球为实例进行算法验证。针对三次样条插值曲线平滑性较弱问题,提出一种基于滤波降噪的改进插值算法,实验结果表明该算法对插值结果影响细微的情况下平滑了拟合曲线。实验首先检测出球心坐标,在双目序列图像之间根据坐标差异进行空间点的三维重建;再用一种基于Savitzky-Golay滤波的三次样条插值算法将高尔夫球在空间中的三维散点进行非线性拟合处理,最终完成运动轨迹的三维重建。通过模拟实验,与传统算法相比,文章提出的改进算法恢复运动物体三维信息的效果更加显著,且平均误差率在5%以内。

基于多成核机制的银纳米线制备研究

银纳米线具有合成工艺简单及光电、力学性能优异等优点,是ITO(氧化铟锡)的理想替代材料之一。提高银纳米线的长径比是提升其光电性能的关键。本实验采用多元醇法制备了银纳米线,重点探索了多种成核控制剂对产物银纳米线形貌的影响。结果表明,在同时使用NaCl与FeCl3时,能制备出平均直径为87nm、平均长度为59μm、长径比为678的银纳米线。使用提纯后产物在玻璃上制备透过率为90.88%、方阻为27.4Ω/sq的透明电极,具有较高的应用价值。

喷墨打印中的界面润湿问题

近年来,印刷电子因成本低、能耗低、工艺简便等优势,在微电子制造领域展现出巨大的应用潜力,引起了人们的广泛重视。喷墨打印作为一种重要的印刷电子工艺,能够通过电脑编程直接实现图形化,相比真空光刻工艺,具有快速、灵活等优势,因此一直以来都是学术研究的热点。喷墨打印中涉及到墨水材料的喷射及其在打印基底上的沉积过程,在这个过程中墨水将接触到喷头及基板材料并发生润湿行为,因此材料界面的润湿问题关系到打印的图形化以及功能化效果,对最终打印结果有着重要影响。从界面的角度来看,喷墨打印中的润湿问题主要是墨水-打印基底的界面润湿问题;单纯从表面的角度来看,喷墨打印中的润湿问题可以分为墨水(液相)的润湿性问题以及基板(固相)的润湿性问题。研究中通常对液相或固相的润湿性进行控制来实现预期的打印效果。研究表明,墨水的润湿性主要在喷墨过程中影响其喷墨状态,以及在铺展过程中影响打印精度和表面形貌等,而基板的润湿性则主要在墨水铺展成形的过程中决定打印图形化的效果。墨水成分、基板材料很大程度上决定了其表面张力以及表面自由能,通过调整墨水溶剂的配方或加入添加剂以及改变基板材料成分能够显著改变其润湿性。此外,对固体基板来说,还可以对其进行各种表面修饰和处理,通过改变其表面物理化学结构来调整表面自由能,从而改善液相与固相的润湿效果,或使基板不同区域产生润湿性差异,约束液相在特定固相区域上的润湿行为,从而实现特殊的打印需求。本文归纳了近年来喷墨打印中界面润湿问题的相关研究进展,从墨水材料润湿性研究以及基板材料润湿性研究两个方面分析了界面润湿对喷墨打印效果的影响,总结了喷墨打印制备电子器件中的一些重要问题(如打印精度、表面形貌控制等)以及不同处理工艺的特点和优势。随着新时代微电子制造业提出更高集成度的要求,喷墨打印作为新兴制造技术,势必进一步提高其打印分辨率。在此背景下,润湿性研究作为关系到图形化的重要问题,仍旧是挑战与机遇并存。

压电波形对喷墨打印电极的调控规律

压电喷墨打印是制备印刷电子器件的主要手段之一,其墨滴喷射状态直接受压电波形的影响,因而压电波形对于器件打印具有重要意义。本文主要研究了压电波形对薄膜晶体管(TFT)电极打印效果的影响,实验通过改变压电波形的加压速率和脉冲持续时间,打印得到了一系列的电极样品,并对其图形效果及表面粗糙度进行了测量。实验表明,随着加压速率和脉冲持续时间的增大,墨滴喷出动能增大,最终打印的图形效果先改善后恶化,表面粗糙度则随之增大。在加压速率取值为0.08~1.65 V/μs、脉冲持续时间取值为1.216~2.688μs的区间内得到了失真程度较小的电极图形,在加压速率及脉冲持续时间分别为0.25 V/μs、2.688μs及0.65 V/μs、1.600μs时,电极图形化效果较好,表面粗糙度分别为59.04 nm和59.27 nm。通过对压电波形参数的合理设置,能够实现对打印图形效果的优化。

旋涂法制备WO_3薄膜电致变色性能

"智能窗"大规模推广顺应可持续发展潮流,三氧化钨(WO_3)是生产"智能窗"的一种重要电致变色材料,但调控WO_3薄膜电致变色性能机制仍待进一步研究。采用旋涂法制备WO_3薄膜,重点研究了溶液浓度和旋涂次数对调控WO_3薄膜电致变色性能的影响。通过表面轮廓仪测量薄膜厚度,X射线衍射(XRD)测量薄膜结晶情况,原子力显微镜(AFM)和扫描电子显微镜(SEM)分析薄膜表面形貌,光谱仪测量薄膜初始态、着色态和褪色态的透射率。实验结果表明,随着溶液浓度增加(0. 2～1. 0 mol/L),薄膜厚度从9. 7 nm增加到33. 3 nm,透射率调制能力从0%提升到37. 0%;多次旋涂薄膜厚度线性增长,线性拟合优度(R^2)达0. 98,5次旋涂后透射率调制能力达51. 3%。改变溶液浓度和旋涂次数都是调控薄膜透射率调制能力的有效手段,精准调控薄膜透射率调制能力对设计不同应用场景的电致变色器件具有重大意义。

退火温度对旋涂法制备SnO_2薄膜性能的影响

采用旋涂法在玻璃基底上制备SnO_2薄膜,通过原子力显微镜(AFM)、X射线反射(XRR)、傅氏转换红外线光谱仪(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见分光光度计、四探针、开尔文探针系统对薄膜的表面形貌、结构及光学特性、电学特性进行分析,探讨了退火温度对薄膜质量的影响及作用机制。研究发现:随着退火温度升高,薄膜厚度和有机成分杂质减小,薄膜密度递增,但薄膜表面粗糙度有所上升;当退火温度升高至500℃时,薄膜结构由非晶转变为结晶,其主要晶面为氧化锡的(110)、(101)和(211)晶面。旋涂法制备的氧化锡薄膜在可见光区域的平均透光率在90%以上,随着退火温度上升,薄膜在400～800 nm波段的透光率先减小后增大,薄膜的带隙宽度分别为3. 840 eV(沉积态薄膜)、3. 792 eV(100℃)、3. 690 eV(300℃)和3. 768eV(500℃);薄膜的电导率也随着退火温度升高而增加,在500℃时电导率高达916 S/m;薄膜的功函数先增大后减小,分别为(4. 61±0. 005) eV(沉积态薄膜)、(4. 64±0. 005) eV(100℃)、(4. 82±0. 025) eV(300℃)、(4. 78±0. 065) eV(500℃)。

硅掺杂氧化锡柔性薄膜晶体管的制备与特性

研究了柔性非晶硅掺杂氧化锡(SiSnO,STO)薄膜晶体管的电学特性及其在弯曲状态下的电学特性。通过射频磁控溅射在聚酰亚胺(Polyimide,PI)衬底上制备出了柔性非晶硅掺杂氧化锡薄膜晶体管。通过对比不同退火温度的器件性能,发现在300℃能获得最佳器件性能,其饱和迁移率达到2.71 cm^2·V^(-1)·s^(-1),开关比高于106,亚阈值摆幅为1.95 V·dec^(-1),阈值电压为2.42 V。对器件在不同曲率半径(5,10,20,30 mm)状态下进行输出特性和转移特性测试,发现其在弯曲状态下仍具有良好的电学性能。

CELL段OLED检测技术的现状及发展趋势

分析了发展CELL(成盒单元)段OLED检测技术和检测设备的机遇和挑战,列举了成盒单元段OLED检测技术、检测设备和目前流行的主要设备制造商,并对一些核心产品及技术进行了分类和介绍,并从研究的角度对学术界在CELL段亮暗点检测和MURA检测的研究内容进行了分类和总结,分析了不同方法的优缺点。最后,给出了未来几年内CELL段OLED检测技术和设备可能的发展趋势。

可交联型P(VDF-CTFE-DB)/PMN-PT-Sm纳米复合薄膜的制备及介电和储能性能

以聚偏氟乙烯-三氟氯乙烯(P(VDF-CTFE))为原料,经过消去反应脱除氯化氢,得到含有分子内双键的P(VDF-CTFE-DB)。选择高介电的钐掺杂铌镁酸铅-钛酸铅(PMN-PT-Sm)铁电陶瓷作为复合相,以可交联的P(VDF-CTFE-DB)作为聚合物基体,通过自由基反应形成交联型P(VDF-CTFE-DB)/PMN-PT-Sm纳米复合薄膜。研究了不同掺杂量的PMN-PT-Sm和交联结构对P(VDF-CTFE-DB)/PMN-PT-Sm纳米复合薄膜介电、储能及漏电流性能的影响。结果表明,当掺杂30%(体积分数,下同)的PMN-PT-Sm时,纳米复合薄膜在100 Hz时的介电常数最大为65。当掺杂20%的PMN-PT-Sm时,纳米复合薄膜的击穿电场为3200 kV/cm,储能密度达到最大值,为9.7 J/cm 3。交联结构的引入显著提高了纳米复合薄膜的击穿电场,有效降低了纳米复合薄膜的漏电流、介电损耗以及提高了纳米复合薄膜的储能密度。此外,这种交联结构能赋予纳米复合薄膜优良的耐溶剂性能。

基于柔性显示器件的氧化铝介电层室温制备

在室温环境下采用射频磁控溅射方法制备了氧化铝(A_l2O_3)薄膜,通过调节溅射气压实现了对薄膜特性的优化控制。当溅射功率为120 W、Ar气压强为0.13Pa时,制备的A_l2O_3薄膜具有最好的厚度均匀性,薄膜中Al和O的原子比为1∶1.67,密度为3.21g/cm^3,粗糙度为0.62nm。这种平滑、致密的薄膜结构能够有效地减少缺陷的形成,获得高击穿电压、高相对介电常数和低漏电等性能。利用优化后的A_l2O_3薄膜作为栅极绝缘层,在聚酰亚胺树脂(PI)基板上室温制备了柔性非晶态铟镓锌氧化物-薄膜晶体管(α-IGZO-TFT),其迁移率为2.19cm2/(V·s),开关比达到105,亚阈值摆幅为0.366V/decade,阈值电压为3.01V。

溶液法制备氧化锡薄膜及光学特性研究

采用五水合氯化锡配制前驱体溶液,通过旋涂法在玻璃基底上制备了一种可见光平均透射率在90%以上的氧化锡透明薄膜。研究发现,对玻璃基底进行等离子预处理有助于改善氧化锡薄膜的表面质量。当等离子处理功率为25W时,薄膜表面质量最佳。在低于500℃下,升高退火温度不仅可减少薄膜中的有机成分残留,而且可在不改变薄膜物相的情况下增大薄膜的光学带隙。退火温度为500℃时,薄膜开始发生由非晶到多晶的转变。

铜-钼源漏电极对非晶氧化铟镓锌薄膜晶体管性能的改善

在铜(Cu)和非晶铟镓锌氧化物(a-IGZO)之间插入30 nm厚的钼(Mo)接触层,制备了具有Cu-Mo源漏电极的a-IGZO薄膜晶体管(TFT).Mo接触层不仅能够抑制Cu与a-IGZO有源层之间的扩散,而且提高了Cu电极与玻璃基底以及栅极绝缘层的结合强度.制备的Cu-Mo结构TFT与纯Cu结构TFT相比,具有较高的迁移率(～9.26 cm2·V-1·s-1)、更短的电流传输长度(～0.2μm)、更低的接触电阻(～1072Ω)和有效接触电阻率(～1×10-4Ω·cm2),能够满足TFT阵列高导互联的要求.

全印刷工艺制备聚合物OLED显示屏

详细探讨采用全印刷工艺,制备聚合物OLED显示屏的工艺流程和技术难点的克服。通过喷墨打印纳米银电子墨水制备金属阴极,完全避免了高温及真空工艺的使用。在显示屏制备过程中,我们成功研发由水/醇溶性共轭聚合物聚[9,9-二辛基芴-9,9-双(N,N-二甲基胺丙基)芴],与一种可固化的环氧树脂粘合剂共混形成的多功能缓冲层。此多功能缓冲层,一方面保护有机功能层,避免纳米阴电子墨水的侵蚀,另一方面提供必需的电子注入功能,使高功函银阴极可以有效地注入电子。通过研究表面能优化打印阴极的成型形貌,并克服工艺难点,所制得的96×3×64分辨率的单色和全彩色聚合物OLED显示屏无坏点/坏线,红、绿、蓝电流效率分别为0.62、4.38、0.93cd/A,色坐标分别为(0.63,0.37)、(0.39,0.57)、(0.18,0.16)。