1、印刷電子技術(shù)是基于印刷原理的電子制造技術(shù)，即用印刷的方法來制造電子產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝，它的特點(diǎn)在于可實(shí)現(xiàn)低成本、大面積構(gòu)建柔性化電子器件，有利于滿足電子產(chǎn)業(yè)降低成本、擴(kuò)大市場的要求。印刷電子技術(shù)的研究獲得了許多電子產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá)國家的廣泛重視，據(jù)相關(guān)組織預(yù)測，世界印刷電子行業(yè)市場份額預(yù)計(jì)到2027年將達(dá)到3300億美元，在液晶顯示、太陽能電池和印刷射頻識(shí)別標(biāo)簽(RFID)等領(lǐng)域?qū)⒂兄鴱V泛的應(yīng)用。在利用印刷方法生產(chǎn)電子產(chǎn)品的研究開發(fā)中，印刷薄膜晶體

2、管器件是印刷電路的核心元件，其性能直接影響了印刷電子產(chǎn)品的質(zhì)量。半導(dǎo)體功能油墨的印刷成膜是最關(guān)鍵的技術(shù)難點(diǎn)之一。在很大程度上，半導(dǎo)體材料的固有性質(zhì)決定了印刷薄膜晶體管器件的性能。與其他半導(dǎo)體材料相比，以碳納米管為代表的線形材料，本身具有良好的電學(xué)特性，避免了結(jié)晶等復(fù)雜過程，半導(dǎo)體碳納米管尺寸小、電學(xué)性能優(yōu)異、物理和化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、易實(shí)現(xiàn)溶液化，所組成的網(wǎng)絡(luò)比較容易獲得理想的半導(dǎo)體性能，是構(gòu)建高性能可印刷薄膜晶體管器件最理想的半導(dǎo)體材料之一

3、。
　　然而，這類線形材料所組成的電子油墨在印刷過程中所組成的網(wǎng)絡(luò)具有隨機(jī)性，大面積印刷產(chǎn)品上，不同部位的電學(xué)性能會(huì)有比較大的差異?；谟∷⒕€形材料的電子器件性能也因此具有比較大的不均勻性，在特定條件下結(jié)構(gòu)完全相同的器件甚至?xí)谐^10倍的性能差距。針對(duì)印刷線形材料不均勻性的學(xué)術(shù)和工藝研究難題始終沒有得到根本解決。而線形材料的有序化排列通常實(shí)現(xiàn)的條件相對(duì)苛刻，如高電場、高磁場等，很難大規(guī)模推廣應(yīng)用，目前產(chǎn)業(yè)界的研究開發(fā)多集中在難度

4、較小的金屬材料印刷方面，學(xué)術(shù)界集中在尋找和合成新材料方面。對(duì)于產(chǎn)品性能至關(guān)重要的半導(dǎo)體材料電學(xué)性能均一性方面，國內(nèi)尚無相關(guān)的研究，世界范圍內(nèi)該領(lǐng)域的研究報(bào)道也非常罕見。
　　本論文將從器件設(shè)計(jì)、基底、電極、制備工藝、印前、印后處理等方面對(duì)影響電學(xué)性能均一性的可能因素進(jìn)行全面系統(tǒng)的研究。具體包括研究電極厚度和電極溝道長度對(duì)碳納米管成膜的影響、碳納米管打印次數(shù)和印前、印后處理對(duì)其電學(xué)性能的影響、以及新型器件結(jié)構(gòu)對(duì)器件性能一致性的提高作

5、用。在電極厚度方面，利用噴墨打印(inkjet)設(shè)備和氣流噴墨設(shè)備打印機(jī)對(duì)不同型號(hào)的墨水進(jìn)行打印分析，對(duì)同型號(hào)墨水不同基底材料的研究，墨水的性能直接決定了電極的打印效果，墨水本身的物理性質(zhì)如表面張力、粘度、揮發(fā)性等的不同，對(duì)設(shè)備的打印條件要求也是不一樣的，打印出來的效果也不一樣，除此之外，基底的表面能對(duì)所打印電極的成膜效果也都有直接的影響，基底的親疏水性能對(duì)墨水的成膜性能影響也很大，印前對(duì)器件進(jìn)行清洗及表面等離子體疏水性處理，可以使打印

6、出來的墨水成膜更均一，噴墨打印(inkjet)設(shè)備打印TEC-IJ-060型號(hào)的銀墨水在PET柔性襯底上最薄的電極厚度至少為350納米厚，氣流噴印設(shè)備打印北印中源的銀墨水，最薄的電極厚度為500納米厚。根據(jù)CNT的特性，對(duì)打印的薄層電極與厚層電極進(jìn)行比較研究，薄層電極能顯著提高器件的均一性能。印刷用的CNT需要經(jīng)過分散、分離等操作，平均長度會(huì)因?yàn)檫@些操作而大幅降低，通常印刷用CNT的長度小于500納米，在目前的工藝條件下，還無法做出這么

7、微小的溝道寬度，一般情況下，銀電極的溝道長度是CNT長度的十倍以上，根據(jù)CNT的特性，所做的所有器件的溝道的寬度都太長了，對(duì)CNT在電極之間的搭連構(gòu)成影響，使CNT在電極之間的搭連產(chǎn)生很大的影響，因此對(duì)器件的均一性能也有很大的影響。CNT的器件采用多點(diǎn)采樣的原理，提出一種新型器件結(jié)構(gòu)，增加插指數(shù)量，擴(kuò)大與CNT相接觸電極的分布范圍，降低CNT接觸的不確定性，以抑制印刷CNT分布不均勻而導(dǎo)致的性能波動(dòng)，抵消器件中因CNT分布不均而引起的性