无颗粒喷墨打印Ag-Cu复合材料研究——林智杰
2018-10-31
2018-05-18
一、个人简介
姓名:林智杰
学科:材料科学与工程
博士:2012.09~2017.01 东北大学材料科学与工程学院 工学博士 师从孙旭东教授
研究方向:银基电接触材料
博士后:2017.02~至今 中国科学院福建物质结构研究所 合作导师:林锦新研究员
研究方向:无颗粒铜导电墨水研发
二、主要研究工作及成果
(一)主要研究工作内容
印制电子技术是被欧、美、日、韩等先进国家和地区视为未来电子产业发展的革命性解决方案,在通讯、新能源、信息显示、智能标签、传感器等民用和军事领域有广泛应用。据国际知名产业咨询公司IDTech Ex提供的市场调查报告,2013年,印制、柔性和有机电子市场规模为160亿美元,预计至2023年将达到768亿美元。金属基墨水,如Au和Ag,作为导电部分在印制电子领域得到广泛关注。然而,地球上贵金属资源的稀缺及贵金属高昂的成本难以满足印制电子的大量生产,除此之外,最广泛应用的Ag由于其严重的电迁移性质限制了印制电子设备向微型化发展的趋势。与Ag相比,金属Cu具有相近的导电性、较高的抗点子迁移能力和上千倍存储资源进而作为Ag的替代品。
然而,易氧化性质成为阻碍Cu墨水在印制电子发展中的最大的问题,为了避免墨水在加热过程的氧化,Cu薄膜通常是在惰性气体(如Ar,N2)或者还原性气氛(H2,HCOOH)中生成。本研究提出利用亚胺阻氧机制克服Cu墨水在固化过程中的氧化问题,并利用液相烧结作用,在较低温度下实现Cu颗粒间的良好结合,研制新型无颗粒Cu墨水,并以此制备致密高导电的铜导电图案。克服了纳米铜颗粒在存储过程中氧化的问题,并且较低的加热温度也使得该墨水吸引了很多研究者的目光。本研究为印制电子领域提供了新思路,有望大量替代现有的利用Au、Ag导电墨水,大大降低印制电子的成本。
图1. 亚胺阻氧机制示意图及无颗粒铜墨水和柔性导电薄膜
(二)科研成果
1. 获得奖项
2017年日内瓦国际发明展银奖
2. 发表论文
Yue Dong1, Zhijie Lin1, Xiaodong Li, et al. A low temperature and air-sinterable copper-diamine complex-based metal organic decomposition ink for printed electronics. Journal of Materials Chemistry C, DOI: 10.1039/C8TC01849A. 共同一作,SCI,Q1,IF: 5.256,热点文章)
3. 申请发明专利
(1)专利名称:一种透明导电薄膜及采用晶界印刷法制备该薄膜的方法。发明人:林智杰,林锦新 申请号:201710491081.3
(2)专利名称:一种以锡网为模板制备的透明导电薄膜及其制备方法。发明人:林锦新,林智杰,黄婷婷,赵超前,罗佳思 申请号:201710491081.3
(3)专利名称:一种阵列铜氧化物半导体传感器及其制备方法和用途。发明人:林锦新,林智杰,董越,黄婷婷,赵超前 申请号:201711352998.1
4. 主持的科研项目
国家自然科学基金青年基金(No.51701204):无颗粒喷墨打印Ag-Cu复合材料MEMS开关触头的显微组织调控与电退化机制研究