[发明专利]一种基于紫外光刻工艺的PEDOT:PSS电极的快速图案化刻蚀方法

说明书

一种基于紫外光刻工艺的PEDOT:PSS电极的快速图案化刻蚀方法，本发明涉及一种基于紫外光刻工艺的PEDOT:PSS电极的快速图案化刻蚀方法。本发明的目的是要解决现有的有机透明电极薄膜的图案化刻蚀工艺复杂、周期长、尺寸小的问题，本发明在清洗后的基底上旋涂光刻胶，烘干后得到光刻胶层；使用紫外光刻机曝光将光刻胶层图案化，烘干后获得带有预设图案光刻胶层的基底；在带有预设图案化光刻胶层的基底上旋涂法沉积PEDOT:PSS薄膜，浸泡在有机溶剂中，超声清洗，氮气吹干即完成。本发明刻蚀图案利用紫外曝光一次成型，整个刻蚀工艺流程周期短，成品快。本发明应用于有机薄膜电极加工刻蚀及应用研究领域。

技术领域

本发明涉及一种基于紫外光刻工艺的PEDOT:PSS电极的快速图案化刻蚀方法。

背景技术

近年来，随着全球资源日益紧张，新能源开发利用研究快速发展，太阳能技术作为清洁能源的重要来源受到了广泛关注，太阳能电池技术中的电极功函数的可调性研究是提高太阳能利用率的一个突破方向。另外当今科技发展中对器件微型化、柔性化、智能化的要求也越来越高。新型透明电极PEDOT:PSS薄膜作为一种掺杂型高分子聚合物，不同的成分配比可对应不同的电极功函数，在太阳能电池，可见光波段、红外、太赫兹波段电极技术中具有重要应用潜力。而只有图案化的电极的才能进行深层次、多功能应用的开发，对有机透明电极PEDOT:PSS薄膜的图案化刻蚀技术限制了其在透明电极领域的进一步应用发展。

直写技术在有机薄膜刻蚀工艺中发展比较早，激光烧蚀、电子束扫描刻蚀、离子束刻蚀等直写技术刻蚀方式直接但是存在刻蚀速度慢、周期长、刻蚀尺寸小、成本高、产能低等问题。

现存的刻蚀尺寸较大、实用性较强、应用较为广泛的PEDOT:PSS图案化技术是结合传统的掩模版光刻工艺与反应离子刻蚀工艺。首先在洁净基底上旋涂PEDOT:PSS溶液制作薄膜，然后通过光刻工艺实现光刻胶作为掩模版进行下一步的反应离子刻蚀(RIE)，将暴露在外层的PEDOT:PSS薄膜通过活性气体刻蚀反应带走。该方法可以实现较大尺寸精细图案的刻蚀，但是工艺复杂，反应离子刻蚀技术的气体流量、刻蚀时间的控制都需要较高的技术熟练度，对设备、操作人员都有较高的要求。

当前工艺较为成熟的光刻工艺还有电子束曝光技术，在洁净基底上旋涂电子束光刻胶后通过电子束曝光获得图案化的胶层，继续旋涂PEDOT:PSS薄膜干燥后使用有机溶剂浸泡获得图案化的PEDOT:PSS。当前技术中，电子束扫描曝光的方法需长时间进行单线条扫描曝光光刻胶，由于精度较高，扫描速度慢，曝光周期长且加工尺寸小，胶液浸泡获得图案化的薄膜，刻蚀周期也较长，因此还未探索出一种快速成品的刻蚀工艺。

当前刻蚀样品尺寸较大的还有纳米压印技术，该技术由于对模板要求高、图案受限于模板形状且也需结合反应离子刻蚀技术，所以成本较高、工艺复杂，难以工业化。

发明内容

本发明的目的是要解决现有的有机透明电极薄膜的图案化刻蚀工艺复杂、周期长、尺寸小的问题，提供一种基于紫外光刻工艺的PEDOT:PSS电极的快速图案化刻蚀方法。

本发明一种基于紫外光刻工艺的PEDOT:PSS电极的快速图案化刻蚀方法是按以下步骤完成的：

一、在清洗后的基底上旋涂光刻胶，烘干后得到光刻胶层；旋涂时匀胶机转速在1000rpm-2000rpm之间，旋涂时间为20s-40s；二、使用紫外光刻机曝光将光刻胶层图案化，烘干后获得带有预设图案光刻胶层的基底；三、在带有预设图案化光刻胶层的基底上旋涂法沉积PEDOT:PSS薄膜，然后浸泡在有机溶剂中，进行超声清洗，氮气吹干即获得图案化的PEDOT:PSS透明电极薄膜；其中旋涂法沉积PEDOT:PSS薄膜时旋涂是在6000rpm-8000rpm转速下旋涂30s-60s。

本发明的优点：(1)本发明提供的方法采用传统紫外光刻工艺技术，技术成熟，成本低，刻蚀精度依赖掩模版精度，可达百纳米量级。