本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種有機(jī)鋁墨水組合物，包括醚-氫化鋁絡(luò)合物的有機(jī)鋁化合物，以及適當(dāng)?shù)娜軇┖捅砻婊钚詣１景l(fā)明專利技術(shù)通過使不溶性的氫化鋁與醚化合物配位，成可溶性有機(jī)鋁化合物，進(jìn)而得到可印刷的有機(jī)鋁墨水。該墨水性能穩(wěn)定，可以在120℃以下的溫度燒結(jié)，從而使得本發(fā)明專利技術(shù)的墨水適用于印刷柔性、塑料基底。本發(fā)明專利技術(shù)還涉及使用該有機(jī)鋁墨水制備鋁電極的方法，通過催化劑催化分解，進(jìn)一步降低了燒結(jié)溫度，并產(chǎn)生導(dǎo)電性能優(yōu)異的鋁膜電極。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)數(shù)據(jù)印刷電子領(lǐng)域，特別涉及一種有機(jī)鋁墨水，及其用于制作導(dǎo)電電極的方法。
技術(shù)介紹
導(dǎo)電電極是光電子器件的不可或缺組成部分，通常為金屬、導(dǎo)電氧化物或?qū)щ娞疾牧?。這類導(dǎo)電電極的制備通常采用掩模板真空熱沉積金屬電極、磁控濺射等手段制備ITO(氧化銦錫)電極等。印刷法也是電極制備的重要手段，如早期碳漿、銀漿、金與鉬漿料的絲網(wǎng)印刷坐寸O 印刷電子技術(shù)的興起使得采用印刷工藝制備光電子器件成為當(dāng)前研究領(lǐng)域的熱點。全印刷工藝可以實現(xiàn)大面積、低成本生產(chǎn)器件，并克服傳統(tǒng)器件工藝中的光刻、真空蒸鍍等過程而倍受產(chǎn)業(yè)界關(guān)注。近期印刷電子技術(shù)的發(fā)展進(jìn)一步推進(jìn)了導(dǎo)電電極向著精密印刷工藝發(fā)展，包括結(jié)合嗔墨打印、絲網(wǎng)印刷、凹版印刷等工藝與新型碳納米管墨水、銀墨水、銅墨水、石墨稀等墨水技術(shù)取得了很大進(jìn)步。這些新型墨水制備導(dǎo)電電極的另一共同特征是加工或燒結(jié)溫度均較低，可以在PET (聚對苯二甲酸乙二醇酯)、PC (聚碳酸酯)、PEN (聚萘二甲酸乙二醇酯)等塑料基底及柔性器件所能承受的溫度范圍內(nèi)形成導(dǎo)電材料，因而可與柔性印刷器件工藝兼容。PET、PC、PEN等塑料基底及柔性器件所能承受的溫度一般為150°C以下。從目前來看，能適用于印刷工藝配成墨水且燒結(jié)溫度低于150°C導(dǎo)電材料非常有限，主要是納米顆粒銀墨水，化合物型銀墨水、石墨烯墨水，碳納米管墨水等，遠(yuǎn)少于傳統(tǒng)電極材料的種類，且部分墨水印出的電極在導(dǎo)電性能上也遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)電極性能。此外，納米銀導(dǎo)電墨水存在的高成本問題，目前尋求低成本的高導(dǎo)電墨水材料以應(yīng)于印刷制備RFID (射頻識別，radio frequency identification devices)天線等柔性電路版方面的也是當(dāng)如急需解決的問題。更重要的是，材料種類的不足使得全印刷器件產(chǎn)生諸多問題，如印刷二極管、有機(jī)發(fā)光二極管、有機(jī)太陽能電池均需用到低功函的金屬鋁，以滿足電子的高效注入或接收從而提聞器件性能。目前鋁電極大多采用真空蒸鍍方法制備，可印刷鋁電極只有納米顆粒鋁墨水的報道，其燒結(jié)溫度遠(yuǎn)超過上述器件及塑料基底的承受溫度，因而無法用于印刷柔性器件的制作。最近,有報道一種使用有機(jī)招墨水,通過溶液圖章法(solution-stamping)制備高導(dǎo)電鋁電極的方法，該方法可以在較低的溫度(150°C或更低)制備鋁電極。所報道的方法中，使用OAlH3(C4H9)2作為鋁前驅(qū)體，并在溫和加熱的條件下使鋁前體在基底上與異丙醇鈦催化劑接觸，催化分解形成高導(dǎo)電的Al膜。然而，上述鋁電極制備方法還存在一些問題首先，該制備方法所需的溫度仍較高，仍需要在約150°c才能獲得高品質(zhì)的鋁電極；其次，該制備方法中使用的鋁前體性能不夠穩(wěn)定，用其制作的墨水在存放72小時以后，逐漸出現(xiàn)灰色沉淀，對印刷工藝有嚴(yán)重影響，特別是堵塞噴墨打印噴頭。因此，還需要一種性能更穩(wěn)定、燒結(jié)溫度低、能制備高品質(zhì)鋁膜電極，且適于噴墨打印的招墨水。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供一種性能穩(wěn)定、燒結(jié)溫度低的有機(jī)鋁墨水組合物，以及由其制備高品質(zhì)鋁電極的方法。為此，本專利技術(shù)另一方面提供一種有機(jī)鋁墨水，包括0. 1-10% (重量)的有機(jī)鋁化合物，所述有機(jī)鋁化合物為醚化合物與氫化鋁的絡(luò)合物；88-99. 89% (重量)的沸點低于150°C的有機(jī)溶劑，所述有機(jī)溶劑不與所述有機(jī)鋁化合物反應(yīng)；以及O. 01-2% (重量)的表面活性齊IJ，所述表面活性劑不與所述有機(jī)鋁化合物反應(yīng)。所述醚化合物可以選自乙醚、丙醚、異丙醚、甲乙醚、正丁醚，四氫呋喃，或它們的·任意組合，并且優(yōu)選為乙醚。所述有機(jī)溶劑可以選自甲苯、苯、乙醚、丙醚、異丙醚、甲乙醚、正丁醚、四氫呋喃，或它們的任意組合。所述表面活性劑可以選自乙二醇、礦物油，或它們的任意組合。本專利技術(shù)另一方面提供一種鋁電極制備方法，包括使本專利技術(shù)的的有機(jī)鋁墨水組合物在襯底上與催化劑接觸，再于40°C至120°C的溫度燒結(jié)20秒至5分鐘，其中，所述催化劑選自 TiCl4、ZrCl4, NbCl5, V0C13、VOCl2, VCl4, TiBr4,或它們的任意組合。本專利技術(shù)的制備方法還可以包括在使有機(jī)鋁墨水組合物與催化劑接觸之前，過濾所述有機(jī)鋁墨水組合物，以去除固體的步驟。所述催化劑優(yōu)選為TiCl4。所述催化劑可以為濃度10_6wt%至O. lwt%的溶液，并且所述溶液的溶劑為甲苯、苯、乙醚、丙醚、異丙醚、甲乙醚、正丁醚、四氫呋喃，或它們的任意組合。優(yōu)選地,所述催化劑的濃度為l(T4wt%至O. 01wt%o。本法的有益效果在于本專利技術(shù)的有機(jī)鋁墨水組合物性能穩(wěn)定，可以在更低的溫度(例如40 - 1200C )加工和燒結(jié)，使得能夠在諸如PET、PC、PEN等塑料基底及柔性器件上制作鋁電極，應(yīng)用范圍得以拓展。使用本專利技術(shù)的有機(jī)鋁墨水能夠制備具有高導(dǎo)電性、低功函的高品質(zhì)鋁電極，且成本遠(yuǎn)低于納米銀墨水。此外，本專利技術(shù)提供的鋁電極制備方法中，通過采用催化劑，進(jìn)一步降低了有機(jī)鋁墨水的分解溫度，改善了鋁電極的導(dǎo)電性能。附圖說明 圖I示出根據(jù)本專利技術(shù)的實施方案制備的鋁電極。圖2示出根據(jù)本專利技術(shù)的實施方案的有機(jī)鋁化合物的核磁共振譜。具體實施方式 本專利技術(shù)的有機(jī)鋁墨水包括有機(jī)鋁化合物、有機(jī)溶劑和表面活性劑。有機(jī)鋁化合物為醚化合物與氫化鋁的絡(luò)合物，由于氫化鋁通常不溶于有機(jī)溶劑，因此引入有機(jī)基團(tuán)醚，與鋁原子配位。醚化合物可以是乙醚、丙醚、異丙醚、甲乙醚、正丁醚，四氫呋喃等，或是多種醚的混合物。配位后的氫化鋁即為本專利技術(shù)的有機(jī)鋁化合物，能溶于醚類等有機(jī)溶劑，是本專利技術(shù)的有機(jī)鋁墨水的主體。有機(jī)鋁化合物熱分解后的固體存留物主要成分為導(dǎo)電金屬鋁。本專利技術(shù)的有機(jī)鋁墨水中，有機(jī)鋁化合物的濃度可以是鋁墨水組合物重量的O. Γ10wt%，例如可以為O. 8 3wt%。有機(jī)鋁化合物的濃度直接影響由其制備的鋁電極的膜厚，膜越厚，電極方塊電阻越小，當(dāng)膜厚達(dá)到到一定值后，繼續(xù)增加膜厚電阻變化很小。有機(jī)溶劑應(yīng)不與有機(jī)鋁化合物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并且沸點低于150°C。適于本專利技術(shù)的有機(jī)溶劑可以是苯系物，醚化合物或烷烴的一種，或幾種的混合物。例如，可以采用甲苯、苯、氯苯、二氯苯、乙醚、丙醚、異丙醚、甲乙醚、正丁醚、四氫呋喃、烷烴(例如己烷、辛烷、環(huán)己烷等)，或是它們的任意混合物。本專利技術(shù)的有機(jī)鋁墨水中，有機(jī)溶劑的含量可以是鋁墨水組合物重量的88 99. 89wt%，優(yōu)選為 94 98wt%。表面活性劑主要用于調(diào)節(jié)墨水印刷工藝中的粘度等參數(shù)，并且也不與有機(jī)鋁化合物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。適于本專利技術(shù)的表面活性劑可以是噴墨印刷領(lǐng)域常用的表面活性劑，例如，乙二醇、烷基醇硫酸酯、烷基硫酸酰醚酯、聚氧乙烯烷基酰胺、鄰苯二甲酸二乙酯、礦物油、脂肪酸甘油酯，脂肪酸山梨坦等。 本專利技術(shù)的有機(jī)鋁墨水中，表面活性劑的含量可以是鋁墨水組合物重量的O. Of 2wt%，優(yōu)選為O. 2 2wt%。增加有機(jī)鋁化合物的含量百分比并適當(dāng)提高表面活性劑的含量可以進(jìn)一步調(diào)節(jié)油墨的印刷適性，使有機(jī)鋁墨水適用于凹版、絲網(wǎng)印刷等其他常用的印刷方式。如此，通過添加溶劑、表面活性劑調(diào)節(jié)粘度等參數(shù)，將本專利技術(shù)的有機(jī)鋁化合物配置成可印刷墨水。本專利技術(shù)的鋁墨水可以通過噴墨打印、絲網(wǎng)印刷或凹版印刷等工藝實現(xiàn)圖形化印刷，涂布到柔性承印物表面。并進(jìn)一步通過加熱分解形成金屬導(dǎo)電鋁電極。使用本發(fā)本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
一種有機(jī)鋁墨水組合物，包括：0.1？10%（重量）的有機(jī)鋁化合物，所述有機(jī)鋁化合物為醚化合物與氫化鋁的絡(luò)合物；88？99.89%（重量）的沸點低于150℃的有機(jī)溶劑，所述有機(jī)溶劑不與所述有機(jī)鋁化合物反應(yīng)；以及0.01？2%（重量）的表面活性劑，所述表面活性劑不與所述有機(jī)鋁化合物反應(yīng)。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：蘇文明，費斐，崔錚，張東煜，
申請(專利權(quán))人：中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：
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