图案化有机薄膜的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及有机薄膜图案化技术领域，具体涉及一种图案化有机薄膜的制备方法。
【背景技术】
[0002]图案化有机薄膜被广泛应用于有机太阳能电池、有机晶体管和有机发光二极管等有机电子领域。现有的有机薄膜图案化方法主要有喷墨打印、丝网印刷、纳米压印和激光刻蚀等。其中，激光刻蚀方法以其精度高，速度快，灵活性强的优势常被用作制备高性能器件。
[0003]在激光刻蚀方法制备高精度的图案化有机薄膜中，尤其在多层薄膜的图案化加工中，对待加工层(刻蚀层)进行激光刻蚀时，容易对与待加工层相邻的非加工层(非刻蚀层)造成热损伤。现有技术中，为了保证待加工层完全去除的情况下减小对相邻非加工层的热损伤，通常需要采用超快速激光脉冲(如皮秒级和飞秒级脉冲)，并精细调控脉冲能量密度以实现加工效果。但是，这种方法需要价格昂贵的超快速激光设备和精细、稳定的工艺水平，而且取得的加工效果也不甚理想。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是解决现有技术中有机薄膜图案化的方法对待加工层进行激光刻蚀时，容易对与待加工层相邻的非加工层造成热损伤的技术问题，提供一种图案化有机薄膜的制备方法。
[0005]本发明的图案化有机薄膜的制备方法，包括以下步骤:
[0006]步骤一、在基底的上表面上制备图案化衬底薄膜层；
[0007]步骤二、在图案化衬底薄膜层和裸露的基底的上表面上制备单层有机薄膜层，单层有机薄膜层的厚度大于衬底薄膜层的厚度；
[0008]或者，在图案化衬底薄膜层和裸露的基底的上表面上从下至上依次制备第一有机薄膜层、氧化锌(ZnO)层、五氧化二钒(V2O5)层和第二有机薄膜层，形成复合有机薄膜层，复合有机薄膜层的厚度大于图案化衬底薄膜层的厚度；
[0009]所述单层有机薄膜层的材料、第一有机薄膜层的材料和第二有机薄膜层的材料对红外激光源的吸收能力均弱于衬底薄膜层的材料对红外激光源的吸收能力；
[0010]步骤四、利用红外激光源逐点扫描单层有机薄膜层或者复合有机薄膜层，得到图案化有机薄膜；
[0011]所述红外激光源的激光能量密度为1.5J/Cm2-10J/Cm2。
[0012]优选的，所述基底为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)柔性基底、玻璃基底或者掺锡氧化铟(ITO)导电基底。
[0013]优选的，所述图案化衬底薄膜层为PEDOT:PSS薄膜。
[0014]优选的，所述图案化衬底薄膜层的厚度为5-100nm。
[0015]优选的，所述单层有机薄膜层的材料、第一有机薄膜层的材料和第二有机薄膜层的材料均能够为质量比为1:1的聚(3-己基)噻吩(P3HT)与[6，6]-C61-苯基丁酸甲酯(PC61BM)的共混物，质量比为1:1的PBDT-TFQ与[6，6]-C71-苯基丁酸甲酯(PC71BM)的共混物，质量比为1:1.5的PBDTTT-C-T与[6，6]-C71-苯基丁酸甲酯(PC71BM)的共混物中的一种。
[0016]优选的，所述单层有机薄膜层或者复合有机薄膜层的厚度为50-200nm。
[0017]优选的，所述单层有机薄膜层、第一有机薄膜层或者第二有机薄膜层均能够采用喂'涂、刮涂或者旋涂制备。
[0018]优选的，所述红外激光源的波长范围为900-1200nm。
[0019]与现有技术相比，本发明的有益效果:
[0020]本发明利用红外激光器实现对多种有机薄膜的图案化加工，由于在红外波段(900-1200nm)内衬底薄膜层之上的单层有机薄膜层或者复合有机薄膜层的能量吸收弱，不足以导致热损伤，因此加工所用激光功率密度可调节范围广，对激光器的脉冲宽度没有要求，能量密度只取决于所使用的衬底薄膜层的材料，对加工参数的调整只需要达到衬底薄膜层的材料的加工阈值(激光能量密度下限)即可，图案化有机薄膜的加工质量容易保证，降低了加工成本，工艺参数通用性强，加工方法适用材料范围广。
【附图说明】
[0021]图1为本发明图案化有机薄膜的制备方法的流程图；
[0022]1、基底，2、图案化衬底薄膜层，3、单层有机薄膜层，4、红外激光源。
【具体实施方式】
[0023]为了进一步了解本发明，下面结合【具体实施方式】对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为了进一步说明本发明的特征和优点而不是对本发明权利要求的限制。
[0024]如图1所示，图案化有机薄膜的制备方法，包括以下步骤:
[0025]步骤一、在基底I的上表面上制备厚度为5-100nm的图案化衬底薄膜层2，具体制备的方法没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知方式即可，如采用喷墨打印或者丝网印刷，可以直接在基底I的上表面上制备厚度为5-100nm图案化衬底薄膜层2 ;或者先在基底I的上表面上采用喷涂、刮涂或者旋涂的方法制备厚度为5-100nm的衬底薄膜层，然后采用纳米压印、机械剥离或者激光刻蚀制备图案化衬底薄膜层2。
[0026]基底I的材料没有特殊限制，一般采用PET柔性基底、ITO导电基底或者玻璃基底。
[0027]图案化衬底薄膜层2的材料在红外波段具有吸收能力，一般为PEDOT:PSS薄膜，当采用刮涂、喷涂或旋涂的方法制备衬底薄膜层时，墨液可以为PEDOT:PSS原液，或者体积配比为18:9:73的PED0T:PSS原溶液、去离子水、异丙醇的混合液。
[0028]图案化衬底薄膜层2的图案与待获得的有机薄膜的图案互补；如，待制备的有机薄膜的图案由多个相同的横向长方体和一个纵向长方体组成，每个横向长方体均与纵向长方体面面连接，且多个横向长方体相对于纵向长方体两两对称，在纵向长方体同侧的横向长方体的侧面在一个平面上；图案化衬底薄膜层2可以由多个相同的长方体组成，多个长方体均与基底I的上表面面面接触，且多个长方体沿一根轴线两两对称分布，所有长方体的长边皆平行，轴线同侧的长方体的侧面在一个平面上，待制备的有机薄膜与图案化衬底薄膜层2相配合，两者组合能够组成一个长方体；
[0029]步骤二、在图案化衬底薄膜层2和裸露的基底I的上表面上制备单层有机薄膜层3，或者，在图案化衬底薄膜层2和裸露的基底I的上表面上从下至上依次制备第一有机薄膜层、氧化锌层、五氧化二钒层和第二有机薄膜层，第一有机薄膜层、氧化锌层、五氧化二钒层和第二有机薄膜层形成复合有机薄膜层；
[0030]单层有机薄膜层3或者复合有机薄膜层覆盖图案化衬底薄膜层2，且单层有机薄膜层3或者复合有机薄膜层的厚度均为50-200nm，且厚度大于图案化衬底薄膜层2的厚度，即单层有机薄膜层3或者复合有机薄膜层的上表面为连续平面；单层有机薄膜层3的材料对红外激光源的吸收能力弱于图案化衬底薄膜层2的材料对红外激光源吸收能力，第一有机薄膜层的材料对红外激光源的吸收能力弱于图案化衬底薄膜层2的材料对红外激光源吸收能力，第二有机薄膜层的材料对红外激光源的吸收能力弱于图案化衬底薄膜层2的材料对红外激光源吸收能力，单层有机薄膜层3的材料、第一有机薄膜层的材料和第二有机薄膜层的材料皆可以为质量比为1:1的聚(3-己基)噻吩(P3HT)与[6，6]-C61-苯基丁酸甲酯(PC61BM)的共混物，质量比为1:1的PBDT-TFQ (合成方法见文献:Chemistry ofMaterials 2012, 24, 4766)与[6，6]-C71-苯基丁酸甲酯(PC71BM)的共混物，质量比为 1:1.5 的 PBDTTT-C-T (合成方法见文献:Angewandte Chemie2011, 50, 9697)与[6，6]-C71-苯基丁酸甲酯(PC71BM)的共混物中的一种；单层有机薄膜层3的制备方法没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知方式即可，如刮涂、喷涂或者旋涂，第一有机薄膜层、氧化锌层、五氧化二钒层和第二有机薄膜层的制备方法也没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知方式即可，皆可以采用刮涂、喷涂或者旋涂方法制备；
[0031]步骤三、利用红外激光源逐点扫描单层有机薄膜层3或者复合有机薄膜层，红外激光源能够穿透单层有机薄膜层3或者复合有机薄膜层至图案化衬底薄膜层2，图案化衬底薄膜层2吸收红外光，产生热量，将图案化衬底薄膜层2上的单层有机薄膜层3或者复合有机薄膜层烧掉，而裸露的基底I上的单层有机薄膜层3或者复合有机薄膜层没有受到影响，被保留下来，就得到图案与图案化衬底薄膜层2的图案互补的有机薄膜；其中，红外激光源的波长范围为900-1200nm，红外激光源的激光能量密度为1.5-l