优化印刷电子器件的激光烧结技术

印刷电子学可使用标准印刷技术在不同的衬底上如玻璃、塑料薄膜和纸张，制造电子设备。近年来研究人员在这方面的兴趣正在增长，因为可能比传统方法更有效地制造更便宜的电路。韩国松春江大学的研究人员在《AIP Advances》杂志上发表的一项新研究对用绿色激光加工铜纳米颗粒油墨技术提供了新的见解。 %< ;u JP K  
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Kye-Si Kwon和他的同事以前曾使用银纳米颗粒油墨，但他们转向铜（源于氧化铜）作为可能的低成本替代品。由纳米颗粒组成的金属油墨由于其熔点较低而优于散装金属。尽管铜的熔点大体上约为1083摄氏度，但据Kwon说，铜纳米颗粒可以通过称为烧结的过程在150至500℃下达到它们的熔点。然后，它们可以被合并和绑定在一起。 pcOKC0b.  
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Kwon研究小组专注于通过吸收光来加热纳米颗粒的光子方法。“一束激光束可以聚焦在非常小的区域，直到微米级，”Kwon和博士生Md.Khalilur Rahman解释道。“激光的热量有两个主要目的：将氧化铜转变成铜，并通过熔化促进铜粒子的连接。” v^t oe  
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选择绿色激光器用于这些任务是因为其光（在500-800纳米波长吸收率范围内）被认为最适合于应用的。Kwon也很好奇，因为据他所知，绿色激光在这方面的作用还没有在其他地方报道过。 D>U(&n  
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在他们的实验中，他的小组使用了商业上可用的氧化铜纳米粒子油墨，这两种油墨在两种速度下旋涂在玻璃上以获得两种厚度。在烧结之前，他们预先烘焙材料以干燥大部分溶剂。这是必要的，以减少铜氧化物膜的厚度，并防止气泡爆炸，可能发生在溶剂中突然沸腾的照射。经过一系列的测试，Kwon的团队得出的结论是预烘焙温度应该略低于200摄氏度。 cw0@Z0  
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研究人员还研究了烧结过程中激光功率和扫描速度的最佳设置，以提高铜电路的导电性。他们发现，当激光功率在0.3到0.5瓦之间时，产生了最佳的烧结结果。他们还发现，为了达到所需的电导率，激光扫描速度不应超过100毫米每秒，或慢于10毫米/秒。 i
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此外，Kwon和他的小组研究了烧结前后薄膜的厚度及其对导电性的影响。Kwon和他的研究小组得出结论，烧结可以减少74%的厚度。 R;U4a2~  
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在未来的实验中，Kwon的团队将研究衬底对烧结的影响。综上所述，这些研究可以提供一些在之前阻碍印刷电子产品的不确定性问题的答案。 `x#}co  
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来源：https://phys.org/news/2018-09-laser-sintering-optimized-electronics.html（实验帮译）