專利名稱：具有線形材料的導電電極、電子器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于電子器件制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有線形材料的導電電極，采用該導電電極的電子器件。
背景技術(shù)：
在利用印刷方法生產(chǎn)電子產(chǎn)品的研究開發(fā)中，電子油墨的成膜性能是最關(guān)鍵的技術(shù)難點。為克服溶液型油墨在印刷過程中的成膜難題，以碳納米管為代表的線形材料在世界范圍內(nèi)受到了廣泛的重視。由于這類線形材料本身具有良好的電學特性，印刷所組成的網(wǎng)絡(luò)比較容易獲得比普通油墨更理想的性能，因此被大量的科研機構(gòu)、企業(yè)用于制備電子產(chǎn)品的半導體或?qū)w部分，例如晶體管、傳感器、透明導電薄膜等。然而，這類由線形材料所組成的電子油墨也有自身的不足，突出表現(xiàn)在該類材料在印刷過程中所組成的網(wǎng)絡(luò)具有隨機性，大面積印刷產(chǎn)品上不同部位的電學性能會有比較大的差異?；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，在特定條件下甚至會有超過10倍的差距。雖然現(xiàn)在有很多針對印刷線形材料不均勻性的學術(shù)和工藝研究，但該難題始終沒有得到根本解決。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提高一種具有線形材料的導電電極，其可以使采用其的電子器件的性能均一性得到顯著提高。本實用新型的目的還在于提供一種采用該導電電極的電子器件。為實現(xiàn)上述實用新型目的之一，本實用新型提供一種具有線形材料的導電電極，所述導電電極包括:分離設(shè)置的正電極和負電極；功能層，所述功能層連接所述正電極和所述負電極，所述功能層包括線形材料。作為本實用新型的進一步改進，所述功能層通過噴墨打印、氣流噴印、凹版印刷、柔版印刷、凹版膠印、網(wǎng)版印刷、平版印刷中的一種或幾種的組合連接于所述正電極和所述負電極之間。作為本實用新型的進一步改進，所述線形材料選自碳納米管、無機半導體納米線、金屬氧化物納米線、有機納米線中的一種或幾種的組合。為實現(xiàn)上述另一實用新型目的，本實用新型提供一種電子器件，包括:基底；設(shè)置于所述基底上的第一導電電極和第二導電電極，所述第一導電電極和所述第二導電電極分別包括:分離設(shè)置的正電極和負電極；功能層，所述功能層連接所述正電極和所述負電極，所述功能層包括線形材料；其中，[0016]所述第一導電電極的正電極和所述第二導電電極的正電極間連接有第一引線，所述第一導電電極的負電極和所述第二導電電極的負電極間連接有第二引線，所述第一引線和所述第二引線分別連接有引線電極。作為本實用新型的進一步改進，所述電子器件還包括設(shè)置于所述基底上的第三導電電極和第四導電電極，所述第三導電電極和第四導電電極分別包括正電極和負電極，所述第三導電電極的正電極和所述第四導電電極的正電極間連接有第三引線，所述第三導電電極的負電極和所述第四導電電極的負電極間連接有第四引線，所述第三引線與所述連接于第一引線的引線電極相連，所述第四引線與所述連接于第二引線的引線電極相連。作為本實用新型的進一步改進，所述第一引線、第二引線、第三引線、第四引線中的至少兩根引線具有交叉處，所述交叉處的至少兩根引線之間設(shè)置有絕緣層。作為本實用新型的進一步改進，所述引線電極通過印刷、真空沉積、濺射、刻蝕中的一種或幾種的組合制得。作為本實用新型的進一步改進，所述基底選自玻璃、硅片、陶瓷、高分子薄膜、金屬片中的一種或幾種的組合。作為本實用新型的進一步改進，所述電子器件還包括設(shè)置于所述第一導電電極和/或第二導電電極上的第五導電電極，所述第五導電電極與所述第一導電電極和/或第二導電電極間設(shè)置有絕緣層。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的導電電極通過設(shè)置分離的正電極和負電極，并進一步通過包含線形材料的功能層連接該正電極和負電極，使得采用該導電電極的電子器件的電學性能的均一性得到顯著提高。

圖1是本實用新型一實施方式的電子器件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型一實施方式的制備電子器件的方法的流程圖；圖3是本實用新型實施例1中電子器件陣列的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖3所示的電子器件陣列中單個電子器件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本實用新型實施例2中電子器件陣列的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是圖5所示的電子器件陣列中單個電子器件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本實用新型實施例3中電子器件陣列的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是本實用新型實施例4中電子器件陣列的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下將結(jié)合附圖所示的具體實施方式
對本實用新型進行詳細描述。但這些實施方式并不限制本實用新型，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)這些實施方式所做出的結(jié)構(gòu)、方法、或功能上的變換均包含在本實用新型的保護范圍內(nèi)。參圖1，介紹本實用新型的具有線形材料的導電電極的一具體實施方式
。由于圖1所示的電子器件100中包括四個的本實用新型的導電電極，故在此僅針對其中的一個對本實用新型的內(nèi)容做闡釋。在本實施方式中，該導電電極11包括正電極111、負電極112、以及功能層113。[0033]正電極111和負電極112彼此分離設(shè)置，功能層113連接正電極111和負電極112，該功能層113包括線形材料。這里所說的“分離設(shè)置”是指正電極111和負電極112之間不存在直接的電性接觸；在ー些實施方式中，正電極和負電極可以分別由多根并列的導電跡線組成，在另ー些實施方式中，正電極和負電極也可以僅僅設(shè)置為單個的導電塊，將正電極和負電極設(shè)置成多根并列的導電跡線的好處是，包括有線形材料的功能層113可以較佳的將正電極111和負電極112相連，提高均一性。上述的功能層113可以例如通過噴墨打印、氣流噴印、凹版印刷、柔版印刷、凹版膠印、網(wǎng)版印刷、平版印刷中的一種或幾種的組合連接于正電極111和負電極112之間。組成該功能層113的線形材料可以例如選自碳納米管、無機半導體納米線、金屬氧化物納米線、有機納米線中的一種或幾種的組合。繼續(xù)參照圖1，介紹本實用新型的采用上述導電電極11的電子器件100的一具體實施方式
，在本實施方式中，該電子器件100包括基底17、第一導電電極11、以及第ニ導電電極12。需要說明的是，在下述的實施方式中，可能會采用“第一導電電扱”、“第二導電電扱”等的方式進行描述，但是這里所說的“第一”、“第二”并不代表任何功能或者結(jié)構(gòu)上的區(qū)另U，而僅僅是為了描述的方便。第一導電電極11和第二導電電極12設(shè)置于基底上,該第一導電電極11和第二導電電極12的結(jié)構(gòu)在上述的實施方式中已作詳盡描述，在此不做贅述。另，雖然在圖1中對第二導電電極12的功能層未作標注，但并不代表第二導電電極12僅僅包括正電極121和負電極122，這里所作的省略只是為了描述的方便?；?7具有絕緣面(未標注)，上述的第一導電電極11和第二導電電極12設(shè)置在該絕緣面上。需要理解的是，基底17可以是選擇本身絕緣的材質(zhì)，也可以是選擇本身并不絕緣，但通過例如在不絕緣的基底上涂覆絕緣膠等方式制作絕緣面，在本實施方式中，基底的材質(zhì)可以例如選自玻璃、硅片、陶瓷、高分子薄膜、金屬片中的一種或幾種的組合。第一導電電極11的正電極111和第二導電電極12的正電極121間連接有第一引線LI，第一導電電極11的負電極112與第二導電電極12的負電極122間連接有第二引線L2，該第一引線LI和第二引線L2分別連接有引線電極151、152，通過該引線電極151、152可以外接其它功能裝置，實現(xiàn)不同的器件功能。引線電極通過例如印刷、真空沉積、濺射、刻蝕中的ー種或幾種方式的組合制得。雖然這里以“第一導電電極11” “第二導電電極12”的方式對本實用新型的ー實施方式做了闡述，但是，在更多的實施方式中，本實用新型的電子器件100還有包括更多個的導電電扱，以滿足不同的功能需要。 進ー步優(yōu)選地，電子器件100還包括設(shè)置于基底上的第三導電電極13和第四導電電極14，該第三導電電極13和第四導電電極14分別包括正電極131、141和負電極132、142，第三導電電極13的正電極131和第四導電電極14的正電極141之間連接有第三引線L3，第三導電電極13的負電極132和第四導電電極14的負電極142之間連接有第四引線L4，該第三引線L3與連接第一引線LI的引線電極151相連，第四引線L4與連接第二引線L2的引線電極152相連。引線電極與引線的連接原則是:同一電子器件中的導電電極的所有正電極通過ー個引線電極接出，類似的，同一電子器件中的導電電極的所有負電極也通過一個引線電極接出，這樣可以保證本實用新型提供的電子器件與后續(xù)可能連接的功能裝置間連接線路變得簡便有效，提高在產(chǎn)業(yè)化應用中的便利性。在本實施方式中，第一引線L1、第二引線L2、第三引線L3、以及第四引線L4中的至少兩根引線具有交叉處16，在該交叉處16的至少兩根引線之間設(shè)置有絕緣層(圖未示)，以達到絕緣不同引線的目的。在電子器件100實際的制造過程中，不同導電電極之間引線的長度往往會決定電子器件100的電氣性能，為了盡量避免過長引線對于電子器件100功能的影響，不可避免地會需要設(shè)置不同引線交叉的情況，通過在該交叉處的引線之間設(shè)置絕緣層，可以在保證電子器件100基本功能的同時，提供更高效的電氣性能，使產(chǎn)品更加有競爭力。在一些實施方式中，為了使電子器件100具有感應作用，可以在該電子器件100的第一導電電極11和/或第二導電電極12和/或第三導電電極13和/或第四導電電極14上設(shè)置第五導電電極(圖未示)，該第五導電電極與上述導電電極之間設(shè)置絕緣層(圖未示)，以起到絕緣功能。通過設(shè)置兩層導電電極，可以形成感應層，滿足感應器件的功能需求?？梢暂p易理解的是，在更多的實施方式中，本實用新型電子器件的導電電極可以設(shè)置為三層乃至更多層，這里僅是做示范性的說明，而非限制性的。配合參照圖2，介紹制備本實用新型的電子器件的方法，該方法包括以下步驟:S1、提供一基底；[0046]S2、在該基底上形成若干個具有分離設(shè)置的正電極和負電極的導電電極；S3、用包括有線形材料的功能層連接所述的導電電極的正電極和負電極；S4、將屬于同一電子器件的若干導電電極的正電極用引線連接，并將負電極也用引線連接，在本實用新型中，同一電子器件至少包括兩個導電電極；S5、設(shè)置引線電極將所述連接導電電極的正電極的引線互聯(lián)，設(shè)置引線電極將所述連接導電電極的負電極的引線互聯(lián)，得到電子器件陣列；需要說明的是，在該電子器件陣列中可以不僅僅包括一種規(guī)格的電子器件，在設(shè)計時，可以在同一基板上設(shè)計多種的電子器件，以滿足不同的需要；S6、切割所述電子器件陣列得到分離的電子器件。本實用新型提供的制備電子器件的方法通過在同一基板上同時制作多個的電子器件，以滿足產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)制造的需求。并且，需要說明的是，雖然這里以S1、S2…這種分步驟的方式加以表述，但是這并不代表任何先后順序的關(guān)系，在優(yōu)選的實施方式中，上述的導電電極、引線電極、引線等結(jié)構(gòu)可以同時印刷至基板上，這將在下述的實施例中進一步描述。為了更好的闡述本實用新型，下面提供一些具體的實施例對本實用新型的內(nèi)容做進一步解釋。實施例1參圖3和圖4，首先將4英寸帶有二氧化硅絕緣層的硅片21先后浸泡在乙醇、異丙醇和水中各超聲10-30分鐘，然后取出用高純氮氣吹干；再將此硅片21置于10_4Pa級別的真空環(huán)境下，在硅片21上通過磁控濺射工藝獲得梳齒狀的導電電極22、23 (即并列排布的導電跡線)和引線電極24，引線電極24厚度為40nm左右；利用配有10皮升噴頭的噴墨打印機,將半導體碳納米管水基墨水打印到上述的梳齒狀導電電極22、23上，打印過程中基臺溫度為60°C，所有相鄰的梳齒狀導電電極22、23部位均采用整塊打印，形成功能層；電子器件中的導電電極為梳齒狀，梳齒間的間距為10-60微米，上述墨水中所含的半導體碳納米管搭接在互不相交的梳齒之間，形成了導通，引線電極24連接外接裝置，得到不同功能的電子器件陣列200 ;最后將電子器件陣列用去離子水清洗吹干，并在120-150°C的溫度范圍內(nèi)退火30分鐘。利用探針臺和源表設(shè)備測量所制備的電子器件的電性能，發(fā)現(xiàn)電子器件20之間性能的最大差別在6倍左右，小于普通結(jié)構(gòu)下碳納米管器件約10倍的差別，均一性得到顯著提高。實施例2參圖5和圖6，首先將切割成IOcm見方的PET薄膜揭31去上層保護膜，在10_4Pa級別的環(huán)境下真空沉積鋁得到如圖所示的引線電極33和導電電極32，所沉積的鋁電極(SP引線電極33和導電電極32)的厚度為50nm左右；然后將分散在こ醇中的ZnO納米線直接凹版印刷到導電電極32區(qū)域；電子器件30中的導電電極32為方形，導電電極的正電極321和負電極322之間的間隔寬度范圍30-100微米，ZnO納米線搭接在正電極321和負電極322之間形成了導通，形成功能層；引線電極33連接外接裝置；得到不同功能的電子器件陣列300 ;最后將電子器件陣列300在90-130°C的溫度下烘烤10-30分鐘。利用探針臺和源表設(shè)備測量所制備電子器件的電學性能，發(fā)現(xiàn)電子器件30之間性能的最大差別在3倍左右，小于普通結(jié)構(gòu)下ZnO納米線器件約7倍的差別，均一性得到顯著提高。實施例3參圖7，首先將切割成3cm見方的硅41 (帶有ニ氧化硅絕緣層)先后浸泡在こ醇、異丙醇和水中各超聲10-30分鐘，取出后用高純氮氣吹干。以此硅片41為襯底，通過氣流噴印法打印銀墨水，以獲得如圖所示的梳齒狀的導電電極42和引線電極43。圖中所示的交叉處44引線之間設(shè)置印刷聚酰亞胺來作為絕緣層。打印過程中工作臺溫度為60攝氏度，打印速度為2到8毫米/秒；打印完成后的樣品在250攝氏度的烘箱中烘烤10-30分鐘；利用配有30皮升級別噴頭的噴墨打印機，將半導體碳納米管與ZnO納米線的混合水溶液打印到完成上述步驟的梳齒狀導電電極42區(qū)域，形成功能層，打印過程中基臺溫度為50°C，所有梳齒狀導電電極區(qū)域均按照不同的器件所屬分開打印；得到具有不同功能的電子器件陣列400 ;最后將電子器件陣列400利用去離子水清洗吹干，并在100-150°C的溫度范圍內(nèi)退火30分鐘。利用探針臺和源表設(shè)備測量所制備電子器件的電性能，發(fā)現(xiàn)電子器件之間性能的最大差別在8倍左右，小于普通結(jié)構(gòu)下電器件性能約20倍的差別，均一性得到顯著提高。實施例4參圖8，將切割成3cm見方的高平整度玻璃片51先后浸泡在こ醇、異丙醇和水中各超聲10-30分鐘，取出后用高純氮氣吹干；以此玻璃片51為襯底，通過氣流噴印法打印銀墨7jC，以獲得如圖所示的梳齒狀的導電電極52和引線電極53 ;圖中所示的交叉處54引線之間設(shè)置聚酰亞胺層作為絕緣層。打印過程中工作臺溫度為80攝氏度，打印速度為2到10毫米/秒。打印完成后的樣品在250攝氏度的烘箱中烘烤10-30分鐘；再次利用氣流噴印設(shè)備將分散在こニ醇ニ甲醚中的硅納米線打印到完成上述步驟的梳齒狀導電電極區(qū)域，形成功能層，打印過程中基臺溫度為50°C，所有相鄰的梳齒狀導電電極部位均采用整塊打?。坏玫骄哂胁煌δ艿碾娮悠骷嚵?；最后將電子器件陣列500放在150-200°C的溫度范圍內(nèi)退火30分鐘。利用探針臺和源表設(shè)備測量所制備的電子器件的電性能，發(fā)現(xiàn)硅納米線電子器件之間性能的最大差別在6倍左右，小于普通結(jié)構(gòu)下電子器件電性能約20倍的差別，均一性得到顯著提高。本實用新型的導電電極通過設(shè)置分離的正電極和負電極，并進一步通過包含線形材料的功能層連接該正電極和負電極，使得采用該導電電極的電子器件的電學性能的均一性得到顯著提高。應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應當將說明書作為一個整體，各實施方式中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實施方式。上文所列出的一系列的詳細說明僅僅是針對本實用新型的可行性實施方式的具體說明，它們并非用以限制本實用新型的保護范圍，凡未脫離本實用新型技藝精神所作的等效實施方式或變更均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.ー種具有線形材料的導電電極，其特征在于，所述導電電極包括: 分離設(shè)置的正電極和負電極； 功能層，所述功能層連接所述正電極和所述負電極，所述功能層包括線形材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導電電極，其特征在于，所述功能層通過噴墨打印、氣流噴印、凹版印刷、柔版印刷、凹版膠印、網(wǎng)版印刷、平版印刷中的一種或幾種的組合連接于所述正電極和所述負電極之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的導電電極，其特征在于，所述線形材料選自碳納米管、無機半導體納米線、金屬氧化物納米線、有機納米線中的一種或幾種的組合。
4.一種電子器件，其特征在于，包括: 基底； 設(shè)置于所述基底上的第一導電電極和第二導電電極，所述第一導電電極和所述第二導電電極分別包括: 分離設(shè)置的正電極和負電極； 功能層，所述功能層連接所述正電極和所述負電極，所述功能層包括線形材料；其中， 所述第一導電電極的正電極和所述第二導電電極的正電極間連接有第一引線，所述第ー導電電極的負電極和所述第二導電電極的負電極間連接有第二引線，所述第一引線和所述第二引線分別連接有引線電扱。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電子器件，其特征在于，所述電子器件還包括設(shè)置于所述基底上的第三導電電極和第四導電電極，所述第三導電電極和第四導電電極分別包括正電極和負電極，所述第三導電電極的正電極和所述第四導電電極的正電極間連接有第三引線，所述第三導電電極的負電極和所述第四導電電極的負電極間連接有第四引線，所述第三引線與所述連接于第一引線的引線電極相連，所述第四引線與所述連接于第二引線的引線電極相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電子器件，其特征在于，所述第一引線、第二引線、第三引線、第四引線中的至少兩根引線具有交叉處，所述交叉處的至少兩根引線之間設(shè)置有絕緣層。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電子器件，其特征在于，所述引線電極通過印刷、真空沉積、濺射、刻蝕中的一種或幾種的組合制得。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電子器件，其特征在于，所述電子器件還包括設(shè)置于所述第ー導電電極和/或第二導電電極上的第五導電電極，所述第五導電電極與所述第一導電電極和/或第二導電電極間設(shè)置有絕緣層。
專利摘要本實用新型揭示了一種具有線形材料的導電電極、電子器件以及制備該電子器件的方法。其中該導電電極包括分離設(shè)置的正電極和負電極；功能層，該功能層連接所述正電極和所述負電極，所述功能層包括線形材料。本實用新型的導電電極通過設(shè)置分離的正電極和負電極，并進一步通過包含線形材料的功能層連接該正電極和負電極，使得采用該導電電極的電子器件的電學性能的均一性得到顯著提高。
文檔編號H01L23/48GK202948914SQ201220662009
公開日2013年5月22日 申請日期2012年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月5日
發(fā)明者崔錚, 林劍, 孫超 申請人:蘇州納格光電科技有限公司