本文關(guān)鍵詞：常壓等離子體技術(shù)在表面功能化與材料制備中的應(yīng)用研究

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【摘要】：隨著材料科學(xué)與柔性電子器件的快速發(fā)展,開(kāi)發(fā)各種高產(chǎn)出、低成本、便攜式、可應(yīng)用于柔性器件的材料制備與表面功能化的新型工藝,是目前亟待解決的熱點(diǎn)問(wèn)題。等離子體已經(jīng)在材料科學(xué)與集成電路制造工藝中獲得廣泛應(yīng)用。由于傳統(tǒng)的等離子體沉積與改性設(shè)備多是在低壓下工作,需要專(zhuān)門(mén)的真空設(shè)備來(lái)維持其工作環(huán)境,導(dǎo)致設(shè)備價(jià)格高昂、運(yùn)行成本較高,限制了等離子體的應(yīng)用范圍。少量的基于常壓的等離子體表面改性工藝,主要針對(duì)材料的大面積改性,針對(duì)材料的圖形化改性,則需要掩膜工藝實(shí)現(xiàn)。本文根據(jù)常壓等離子體的主要特點(diǎn),分別選用了目前熱點(diǎn)的常壓等離子體射流噴槍及表面介質(zhì)阻擋放電等離子體,結(jié)合等離子體材料沉積與表面改性,探索了基于常壓等離子射流噴槍的等離子體材料沉積與傳感器制造工藝,以及基于SDBD等離子體表面改性與原位沉積工藝,以實(shí)現(xiàn)傳感器的高效率、低成本的制造工藝與PI襯底的圖形化表面改性。主要研究?jī)?nèi)容包括:第一,利用APPJ實(shí)現(xiàn)了 ZnO半導(dǎo)體薄膜的簡(jiǎn)單、快速制備。實(shí)驗(yàn)中用硝酸鋅作為前驅(qū)物,以氣溶膠輔助法,在氮等離子體的退火作用下,成功實(shí)現(xiàn)了 ZnO薄膜的制備。以此為基礎(chǔ)構(gòu)建了新型濕度傳感器。對(duì)不同性能ZnO的表征分析及濕度傳感器性能測(cè)試結(jié)果表明,APPJ可以常壓環(huán)境中選擇性地形成固態(tài)薄膜,在roll-to-roll的傳感器的制備工藝中具有廣闊的應(yīng)用前景。第二,在DBD等離子體的研究基礎(chǔ)之上,著重探討了基于表面微放電的介質(zhì)阻擋放電(SDBD)等離子體發(fā)生器的實(shí)現(xiàn)。制備了可用于材料表面除菌、改性等的SDDB等離子體發(fā)生器。設(shè)計(jì)不同電極形貌的等離子體發(fā)生器,對(duì)其等離子體分布、等離子體耗散功率以及溫度特性進(jìn)行比較分析。結(jié)果表明,不同的電極形貌具有不同的等離子體分布形式,等離子體的耗散功率可以通過(guò)放電區(qū)域的有效面積比來(lái)調(diào)節(jié),經(jīng)光譜分析計(jì)算得到激發(fā)出的非平衡等離子體的電子溫度約為15785K,遠(yuǎn)高于等離子體溫度。第三,結(jié)合SDBD的研究成果,探討了等離子體的圖形化改性工藝,即等離子體印章印刷技術(shù)。應(yīng)用圖形化SDBD等離子印章對(duì)PI表面進(jìn)行處理,研究了PI表面親水性與表面能與處理時(shí)間的關(guān)系。研究了陣列中不同單元尺度對(duì)于SDBD等離子體放電均勻性的影響,初步得到等離子體印刷的最小尺度。此外,應(yīng)用基于SDBD的等離子體印章技術(shù),成功實(shí)現(xiàn)了在PI表面的快速圖形化改性。第四,探索了基于SDBD增強(qiáng)的材料原位沉積。利用等離子體的退火特性成功實(shí)現(xiàn)了 PI表面的ZnO材料原位沉積。以構(gòu)建新型濕度傳感器為例,探討SDBD等離子體在柔性電子器件領(lǐng)域應(yīng)用的可行性。本論文所探討的相關(guān)技術(shù),對(duì)于未來(lái)的等離子體在材料制備、新型柔性電子器件以及材料表面的無(wú)掩膜圖形化改性領(lǐng)域具有重要的參考價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：華東師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TN304.21;TP212;O539

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 徐驍雯;基于柔性PI襯底的加熱型傳感器/陣列相關(guān)技術(shù)研究[D];華東師范大學(xué);2016年

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本文編號(hào)：1302612