一种平面内嵌电极的制备方法

摘要

本发明公开了一种平面内嵌电极的制备方法，适用于电极制备领域，其特征在于通过以下步骤完成：衬底的清洗；衬底的修饰；在修饰过的衬底上光刻电极图案；蒸镀金属电极；金属电极的表面修饰；光刻胶的剥离；旋涂PDMS和PDMS的固化；电极从衬底上转移等步骤。其实现了在室温下操作，避免辐射、溶液对有机半导体的损伤和污染；精确度高，可以制备复杂图案；制备出的电极结构是平面内嵌电极。

主权项

一种平面内嵌电极的制备方法，其特征在于：利用光刻的方法在衬底上光刻电极图案，之后蒸镀金属电极，得到图案化的金属电极，然后在带有电极的衬底上旋涂聚二甲基硅氧烷PDMS，经过聚二甲基硅氧烷PDMS固化后，将电极和聚二甲基硅氧烷PDMS一起从衬底上转移下来；具体的步骤如下：1）硅衬底的清洗：将切好的5mm*10mm硅片放入丙酮内超声15分钟，取出用氮气吹干，然后放入烘箱内烘烤5min，温度为100摄氏度; 烘干之后放入铬酸洗液浸泡20分钟，取出用去离子水冲洗数遍，最后用氮气吹干；2）硅衬底的OTS修饰：（1）硅片表面羟基化：配制食人鱼洗液，食人鱼洗液的配置是浓硫酸与过氧化氢溶液的体积比为7:3，然后将硅片放入食人鱼洗液30min，取出硅片用去离子水冲洗数遍，最后用氮气吹干；（2）羟基化后的硅片表面十八烷基三氯硅烷OTS修饰：配制以正庚烷为溶剂的OTS溶液，最佳浓度为0.075%—0.1%，然后将羟基化后的硅片放入其中14个小时后取出；用三氯甲烷浸泡5分钟，之后超声10分钟，之后用氮气吹干，放入烘箱内烘烤5min，温度在70到100摄氏度，以便除去吸附在衬底表面的三氯甲烷，最终成功的在硅表面修饰了一层OTS，来降低衬底的表面能，而这个修饰后表面能的大小直接和十八烷基三氯硅烷OTS的浓度、反应时间和环境温度有关，利于后续的光刻电极图案以及聚二甲基硅氧烷PDMS和电极从硅衬底上转移下来；3）在修饰过的衬底上光刻电极图案：（1）旋涂光刻胶：我们选用光刻胶为AZ5214E，因为AZ5214E光刻胶的粘度比较大，能够在一定条件下旋涂在十八烷基三氯硅烷OTS修饰过的衬底上以及很容易剥离；旋涂光刻胶条件为4000转/min，旋涂时间为40秒，首先在十八烷基三氯硅烷OTS修饰过的衬底上滴满光刻胶，需要等待90s‑180s再旋涂，否则旋涂不上光刻胶；（2）前烘：前烘温度为100摄氏度，时间为1分钟；（3）曝光: 曝光时间为30秒；（4）显影: 显影液为AZ400K，用去离子水稀释，AZ400K与去离子水的体积比为1:4，显影时间为180s；（5）定影:去离子水定影30s；4）蒸镀金属电极：用镀膜机蒸镀25nm的金膜；5）金属电极的表面巯丙基三甲氧基硅烷MPT修饰: 将蒸镀好的样品进行巯丙基三甲氧基硅烷MPT修饰，以便聚二甲基硅氧烷PDMS与金之间有很好的链接，利于金电极从硅衬底上转移下来，最佳条件是在0.01MPa真空条件下放入30μl‑40μl巯丙基三甲氧基硅烷MPT反应20分钟；6）光刻胶的剥离：用N‑甲基吡咯烷酮进行去胶，用烘台加热N‑甲基吡咯烷酮，温度为100摄氏度，待温度稳定后将样品放入N‑甲基吡咯烷酮溶液中，等待30秒，用注射器进行喷射辅助去胶，然后将样品从溶液中取出用异丙醇冲洗，最后用氮气吹干；7）旋涂聚二甲基硅氧烷PDMS和聚二甲基硅氧烷PDMS的固化：（1）旋涂聚二甲基硅氧烷PDMS：聚二甲基硅氧烷PDMS与固化剂的体积配比为10：1，然后将两者搅拌10分钟左右，静置1个半小时或者放入真空中进行抽真空，目的是去除聚二甲基硅氧烷PDMS中的气泡，旋涂条件为2000转/min，时间为1分钟，聚二甲基硅氧烷PDMS的厚度为200μm；（2）聚二甲基硅氧烷PDMS固化：将旋涂好的样品放入烘箱中烘烤12小时，温度为70摄氏度；8）电极从衬底上转移：用双面胶把带有电极的样品固定在载玻片上，用很薄的刀片将样品边缘的聚二甲基硅氧烷PDMS划开，然后将25μm的聚对苯二甲酸乙二酯PET薄膜沿着一端慢慢的放下，最后利用聚对苯二甲酸乙二酯PET与聚二甲基硅氧烷PDMS的粘性把电极从衬底上转移下来，最终得到电极与聚二甲基硅氧烷PDMS处在同一平面的内嵌电极。