面向印刷電子的銅納米顆粒的制備、燒結(jié)和應(yīng)用研究.pdf

1、隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和信息技術(shù)的高速發(fā)展，各國提出了最新的發(fā)展概念“物聯(lián)網(wǎng)”。要實現(xiàn)這一美好愿望，除了信息技術(shù)的支撐，電子元器件的發(fā)展也十分重要。由于傳統(tǒng)制造工藝復(fù)雜且設(shè)備昂貴，印刷電子技術(shù)成為制備電子元器件的重要發(fā)展技術(shù)之一。因此，導(dǎo)電油墨也開始被逐漸重視，其中納米金屬導(dǎo)電墨水由于其優(yōu)良的導(dǎo)電性、低的燒結(jié)溫度、良好的柔性等優(yōu)點使其成為非常重要的油墨材料。相比于金、銀納米顆粒，抗電遷移能力強(qiáng)、成本低等優(yōu)點使銅納米顆粒成為近年來研究的熱點，但是

2、其抗氧化能力差是制備和使用過程中都遇到的難題，所以研究抗氧化能力強(qiáng)的銅納米顆粒變得尤為重要。
　　本文首先通過單變量控制法，改變前驅(qū)劑、反應(yīng)時間、反應(yīng)物濃度、反應(yīng)溫度、反應(yīng)物添加順序等條件取得以水合肼、硼氫化鈉、次磷酸鈉和抗壞血酸為還原劑得到的最佳銅納米顆粒合成結(jié)果。通過比較分析，以抗壞血酸為還原劑制備的銅納米顆粒大部分尺寸在120-160nm之間，分散性好、制備量大，比較適合用于金屬導(dǎo)電油墨。
　　通過SEM和TEM分析和

3、表征了以抗壞血酸為還原劑制備的銅納米顆粒的尺寸和形貌，并且觀察到表面有一層無定形膜。而根據(jù)XPS、TG和EDS的結(jié)果分析，納米顆粒表面的無定形膜是PVP和抗壞血酸，此外XRD分析表明制備的顆粒在干燥空氣中至少可以保存三個月，因此，PVP和抗壞血酸不僅在銅納米顆粒制備過程中抑制了納米顆粒的生長，而且使納米顆粒在合成和儲存過程中都具備了良好的抗氧化性。
　　通過刮涂的方式將銅納米顆粒涂覆在聚酰亞胺基底上，并且研究了銅納米顆粒電阻率隨著

4、燒結(jié)溫度和燒結(jié)時間改變而發(fā)生的變化。銅納米顆粒250°C燒結(jié)120min電阻率可以低至17.0μΩ·cm，而400°C燒結(jié)30min，電阻率僅為5.7μΩ·cm，為塊狀銅的3倍。電阻率的變化可以通過納米銅顆粒表面熔化的行為來解釋，通過SEM觀察，在250°C燒結(jié)時，銅顆粒已經(jīng)有了明顯的燒結(jié)頸，當(dāng)溫度達(dá)到300°C及以上，銅納米顆粒很明顯的燒結(jié)在一起，甚至可以形成銅薄膜。
　　通過絲網(wǎng)印刷的方式將自制的銅導(dǎo)電漿料印刷在聚酰亞胺上，導(dǎo)