本发明专利技术涉及一种有机铝墨水组合物，包括醚-氢化铝络合物的有机铝化合物，以及适当的溶剂和表面活性剂。本发明专利技术通过使不溶性的氢化铝与醚化合物配位，成可溶性有机铝化合物，进而得到可印刷的有机铝墨水。该墨水性能稳定，可以在120℃以下的温度烧结，从而使得本发明专利技术的墨水适用于印刷柔性、塑料基底。本发明专利技术还涉及使用该有机铝墨水制备铝电极的方法，通过催化剂催化分解，进一步降低了烧结温度，并产生导电性能优异的铝膜电极。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术数据印刷电子领域，特别涉及一种有机铝墨水，及其用于制作导电电极的方法。
技术介绍
导电电极是光电子器件的不可或缺组成部分，通常为金属、导电氧化物或导电碳材料。这类导电电极的制备通常采用掩模板真空热沉积金属电极、磁控溅射等手段制备ITO(氧化铟锡)电极等。印刷法也是电极制备的重要手段，如早期碳浆、银浆、金与钼浆料的丝网印刷坐寸O 印刷电子技术的兴起使得采用印刷工艺制备光电子器件成为当前研究领域的热点。全印刷工艺可以实现大面积、低成本生产器件，并克服传统器件工艺中的光刻、真空蒸镀等过程而倍受产业界关注。近期印刷电子技术的发展进一步推进了导电电极向着精密印刷工艺发展，包括结合嗔墨打印、丝网印刷、凹版印刷等工艺与新型碳纳米管墨水、银墨水、铜墨水、石墨稀等墨水技术取得了很大进步。这些新型墨水制备导电电极的另一共同特征是加工或烧结温度均较低，可以在PET (聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PC (聚碳酸酯)、PEN (聚萘二甲酸乙二醇酯)等塑料基底及柔性器件所能承受的温度范围内形成导电材料，因而可与柔性印刷器件工艺兼容。PET、PC、PEN等塑料基底及柔性器件所能承受的温度一般为150°C以下。从目前来看，能适用于印刷工艺配成墨水且烧结温度低于150°C导电材料非常有限，主要是纳米颗粒银墨水，化合物型银墨水、石墨烯墨水，碳纳米管墨水等，远少于传统电极材料的种类，且部分墨水印出的电极在导电性能上也远低于传统电极性能。此外，纳米银导电墨水存在的高成本问题，目前寻求低成本的高导电墨水材料以应于印刷制备RFID (射频识别，radio frequency identification devices)天线等柔性电路版方面的也是当如急需解决的问题。更重要的是，材料种类的不足使得全印刷器件产生诸多问题，如印刷二极管、有机发光二极管、有机太阳能电池均需用到低功函的金属铝，以满足电子的高效注入或接收从而提闻器件性能。目前铝电极大多采用真空蒸镀方法制备，可印刷铝电极只有纳米颗粒铝墨水的报道，其烧结温度远超过上述器件及塑料基底的承受温度，因而无法用于印刷柔性器件的制作。最近,有报道一种使用有机招墨水,通过溶液图章法(solution-stamping)制备高导电铝电极的方法，该方法可以在较低的温度(150°C或更低)制备铝电极。所报道的方法中，使用OAlH3(C4H9)2作为铝前驱体，并在温和加热的条件下使铝前体在基底上与异丙醇钛催化剂接触，催化分解形成高导电的Al膜。然而，上述铝电极制备方法还存在一些问题首先，该制备方法所需的温度仍较高，仍需要在约150°c才能获得高品质的铝电极；其次，该制备方法中使用的铝前体性能不够稳定，用其制作的墨水在存放72小时以后，逐渐出现灰色沉淀，对印刷工艺有严重影响，特别是堵塞喷墨打印喷头。因此，还需要一种性能更稳定、烧结温度低、能制备高品质铝膜电极，且适于喷墨打印的招墨水。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种性能稳定、烧结温度低的有机铝墨水组合物，以及由其制备高品质铝电极的方法。为此，本专利技术另一方面提供一种有机铝墨水，包括0. 1-10% (重量)的有机铝化合物，所述有机铝化合物为醚化合物与氢化铝的络合物；88-99. 89% (重量)的沸点低于150°C的有机溶剂，所述有机溶剂不与所述有机铝化合物反应；以及O. 01-2% (重量)的表面活性齐IJ，所述表面活性剂不与所述有机铝化合物反应。所述醚化合物可以选自乙醚、丙醚、异丙醚、甲乙醚、正丁醚，四氢呋喃，或它们的·任意组合，并且优选为乙醚。所述有机溶剂可以选自甲苯、苯、乙醚、丙醚、异丙醚、甲乙醚、正丁醚、四氢呋喃，或它们的任意组合。所述表面活性剂可以选自乙二醇、矿物油，或它们的任意组合。本专利技术另一方面提供一种铝电极制备方法，包括使本专利技术的的有机铝墨水组合物在衬底上与催化剂接触，再于40°C至120°C的温度烧结20秒至5分钟，其中，所述催化剂选自 TiCl4、ZrCl4, NbCl5, V0C13、VOCl2, VCl4, TiBr4,或它们的任意组合。本专利技术的制备方法还可以包括在使有机铝墨水组合物与催化剂接触之前，过滤所述有机铝墨水组合物，以去除固体的步骤。所述催化剂优选为TiCl4。所述催化剂可以为浓度10_6wt%至O. lwt%的溶液，并且所述溶液的溶剂为甲苯、苯、乙醚、丙醚、异丙醚、甲乙醚、正丁醚、四氢呋喃，或它们的任意组合。优选地,所述催化剂的浓度为l(T4wt%至O. 01wt%o。本法的有益效果在于本专利技术的有机铝墨水组合物性能稳定，可以在更低的温度(例如40 - 1200C )加工和烧结，使得能够在诸如PET、PC、PEN等塑料基底及柔性器件上制作铝电极，应用范围得以拓展。使用本专利技术的有机铝墨水能够制备具有高导电性、低功函的高品质铝电极，且成本远低于纳米银墨水。此外，本专利技术提供的铝电极制备方法中，通过采用催化剂，进一步降低了有机铝墨水的分解温度，改善了铝电极的导电性能。附图说明 图I示出根据本专利技术的实施方案制备的铝电极。图2示出根据本专利技术的实施方案的有机铝化合物的核磁共振谱。具体实施方式 本专利技术的有机铝墨水包括有机铝化合物、有机溶剂和表面活性剂。有机铝化合物为醚化合物与氢化铝的络合物，由于氢化铝通常不溶于有机溶剂，因此引入有机基团醚，与铝原子配位。醚化合物可以是乙醚、丙醚、异丙醚、甲乙醚、正丁醚，四氢呋喃等，或是多种醚的混合物。配位后的氢化铝即为本专利技术的有机铝化合物，能溶于醚类等有机溶剂，是本专利技术的有机铝墨水的主体。有机铝化合物热分解后的固体存留物主要成分为导电金属铝。本专利技术的有机铝墨水中，有机铝化合物的浓度可以是铝墨水组合物重量的O. Γ10wt%，例如可以为O. 8 3wt%。有机铝化合物的浓度直接影响由其制备的铝电极的膜厚，膜越厚，电极方块电阻越小，当膜厚达到到一定值后，继续增加膜厚电阻变化很小。有机溶剂应不与有机铝化合物发生化学反应，并且沸点低于150°C。适于本专利技术的有机溶剂可以是苯系物，醚化合物或烷烃的一种，或几种的混合物。例如，可以采用甲苯、苯、氯苯、二氯苯、乙醚、丙醚、异丙醚、甲乙醚、正丁醚、四氢呋喃、烷烃(例如己烷、辛烷、环己烷等)，或是它们的任意混合物。本专利技术的有机铝墨水中，有机溶剂的含量可以是铝墨水组合物重量的88 99. 89wt%，优选为 94 98wt%。表面活性剂主要用于调节墨水印刷工艺中的粘度等参数，并且也不与有机铝化合物发生化学反应。适于本专利技术的表面活性剂可以是喷墨印刷领域常用的表面活性剂，例如，乙二醇、烷基醇硫酸酯、烷基硫酸酰醚酯、聚氧乙烯烷基酰胺、邻苯二甲酸二乙酯、矿物油、脂肪酸甘油酯，脂肪酸山梨坦等。 本专利技术的有机铝墨水中，表面活性剂的含量可以是铝墨水组合物重量的O. Of 2wt%，优选为O. 2 2wt%。增加有机铝化合物的含量百分比并适当提高表面活性剂的含量可以进一步调节油墨的印刷适性，使有机铝墨水适用于凹版、丝网印刷等其他常用的印刷方式。如此，通过添加溶剂、表面活性剂调节粘度等参数，将本专利技术的有机铝化合物配置成可印刷墨水。本专利技术的铝墨水可以通过喷墨打印、丝网印刷或凹版印刷等工艺实现图形化印刷，涂布到柔性承印物表面。并进一步通过加热分解形成金属导电铝电极。使用本发本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种有机铝墨水组合物，包括：0.1？10%（重量）的有机铝化合物，所述有机铝化合物为醚化合物与氢化铝的络合物；88？99.89%（重量）的沸点低于150℃的有机溶剂，所述有机溶剂不与所述有机铝化合物反应；以及0.01？2%（重量）的表面活性剂，所述表面活性剂不与所述有机铝化合物反应。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：苏文明，费斐，崔铮，张东煜，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：
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