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随着大尺寸显示边际效益递减,传统真空生产工艺弊端逐渐突显,为喷墨打印薄膜晶体管(TFT)发展提供了独特的机会。金属氧化物薄膜晶体管(MOS-TFT)因工艺温度低和高性能,是当前研究的热点,其喷墨打印制备的主要研究对象为半导体层。在显示背板制备中,TFT电极同时作为单元互连导线,因此高性能电极的喷墨打印制备同样具有重要的研究价值。由于喷墨打印技术本身的限制,当前一般通过增加额外的工艺步骤来实现高均匀、高精度电极制备,显著增加了TFT高性能电极制备成本。因此,从导电墨水、设备和工艺等角度出发,对打印墨水液滴进行更精细调控成为技术突破的关键,而喷墨打印新方法、新机制的探索是实现高性能电极直接图形化制备的核心。喷墨打印固化薄膜均匀性取决于液相薄膜在蒸发过程流场的控制,而其高精度图形化受限于微液滴融合机制。因此,本文研究内容主要包括新型导电墨水的开发、液相薄膜的蒸发控制与流场调节、微液滴的融合机制以及最终高均匀、高精度电极薄膜的喷墨打印直接图形化制备。主要研究成果如下:(1)提出利用“干燥微环境”调控“咖啡环”效应,其实质是通过喷墨打印薄膜干燥的相互影响调节液相薄膜沿着其表面的蒸发均匀性,造成流场改变,实现喷墨打印点、线、面形貌的连续调控(凹面,凸面和平坦的均匀形貌)。(2)采用“干燥微环境”实现了褶皱大小和形状的连续调节,抑制薄膜表面裂纹的形成。研究了金属有机分解(MOD)银墨水固化过程中的裂纹形成与液相薄膜的蒸发、流场以及银纳米颗粒还原过程之间的内在联系。(3)开发出一种低温(<150℃)“可逆凝胶液端”高导电喷墨打印MOD墨水,通过微液滴的墨水化学与强蒸发效应共同调制其“溶胶-凝胶”转变过程,使液滴在喷射状态为溶胶态,而在沉积延迟时间范围内首先在边缘区域发生表面凝胶化,首次实现喷墨打印薄膜大面积均匀性,表面起伏Δh/ΔL<0.04%。(4)通过液滴自对准现象间接验证了在喷墨打印过程中“空气膜”的存在,并讨论了其在液滴融合过程中的重要作用。通过导电墨水的设计验证了“空气膜”的产生与液滴表面流场的关系。发明“间隙缺陷生长法”制备高精度喷墨打印电极,实现“空气膜”自对准短沟道长度仅为2.4μm,刷新了压电式喷墨打印直接图形化精度极限(约20μm)。通过“干燥微环境”调控液滴间的“空气膜”强度,实现电极短沟道长度的连续可调,最短沟道接近1μm,且同时满足电极形貌优化需求。(5)通过对溶剂侵蚀作用和电极/半导体界面接触特性的讨论,比较了银纳米颗粒(SNPs)和MOD两种不同银墨水喷墨打印制备源漏电极对MOS-TFT电学性能的影响。结果表明,MOD墨水所对应的TFT器件在漏电流与开关比上具有更优的电学性能。