[发明专利]一种液态金属制备柔性电子/量子线路的方法

说明书

本发明涉及柔性电子领域，公开了一种液态金属制备柔性电子/量子线路的方法，包括步骤：(1)利用光刻技术在柔性衬底上制备电极，再将柔性衬底沿着电极方向拉伸；(2)采用真空热蒸发在步骤(1)拉伸后的柔性衬底表面沉积液态金属薄膜；(3)在真空条件下，拉伸后的柔性衬底恢复原长，液态金属薄膜的液态金属球沿拉伸方向排列形成电子线路；或，在空气条件下，拉伸后的柔性衬底恢复原长，液态金属薄膜的液态金属球沿拉伸方向排列形成量子线路。利用该方法可获得微米级的电子线路阵列或量子线路阵列，具有柔性电子微型化、集成化潜在应用。

技术领域

本发明涉及柔性电子领域，具体涉及一种液态金属制备柔性电子/量子线路的方法。

背景技术

随着电子科学技术的不断发展，生活水平的提高，人们对日常生活中的电子器件提出了新的要求，满足设备的能形变要求，在一定范围的形变(弯曲、折叠、扭转、压缩或拉伸)条件下仍可工作的电子设备，不损坏本身电子性能。目前一般是将有机/无机材料电子器件制作在柔性/可延性的衬底上(例如塑料、薄金属基板等)而实现，在柔性显示、柔性存储、柔性储能、柔性传感、柔性电路等方面有广阔的应用前景。

在柔性电子不断实现可延展性、可拉伸性的同时，柔性电子器件不断向微型化、集成化发展，柔性电子线路阵列是柔性电子器件重要组成部分，也在小型化发展。在柔性电子线路的研究和应用中，研究人员通过将导电性良好的金属材料构造岛状、网状、弹簧状等结构实现了一定的形变能力，但弯曲拉伸性能受到限制，所以人们逐渐将目光聚焦到导电能力良好，能随衬底变形而流动并重新排布的室温液态金属材料。

室温液态金属的熔点较低，能在室温下操作处理。现有的基于液态金属的柔性电子线路的制作方法主要有直接打印、超声沉积并机械激活、模板法等，如但是这些方法存在着诸如过程复杂、实验设备要求高、制作效率低等问题。同时由于液态金属本身较大的表面张力，在液态金属材料与柔性衬底材料结合的过程中，很难将液态金属铺展开，液态金属线路的尺寸和厚度受到限制，不利于柔性电子微型化集成化。

CN105744748A公开了一种雕刻式液态金属线路制作方法及设备，雕刻式液态金属线路制作装置的控制机与移动机构连接，用于控制移动机构的移动；移动机构上分别安装有雕刻刀头和打印笔头，雕刻刀头和打印笔头的下方对应设置有打印基底；移动机构在打印基底的上方分别沿三维坐标系中的X轴、Y轴和Z轴移动，以带动雕刻刀头和打印笔头分别在打印基底上雕刻线路凹槽、和向线路凹槽内注射液态金属。该制作方法能避免液态金属流动带来的短路等问题，产品制造速度快、成本低且稳定实用，有效改善了打印稳定性。但该方法的设备复杂，同时需要对柔性基底进行雕刻，对柔性基底有损伤。

CN106498348A公开了一种使用液态金属制备柔性电子线路的方法与装置，用热蒸发技术或者溅射技术，将液态金属作为蒸发源或者溅射源，热蒸发或者轰击溅射出液态金属粒子沉积在柔性衬底表面，形成液态金属薄膜。该方法简单易行，有利于柔性电子线路的小尺寸化。另外，本发明提供的制备装置结构简单，能够实现对液态金属靶材进行热蒸发与溅射两种方式，因此使用灵活。但需要通过掩模版对柔性电子线路线宽和线间距控制，掩模版制备工艺复杂，线宽和线间距难达到几微米的分辨率。

发明内容

本发明旨在提供一种可微型化、集成化的柔性电子线路的制备方法，利用液态金属在柔性衬底上重排，得到微米级的电子线路阵列或量子线路阵列，制备工艺简单、效率高，成本低。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种液态金属制备柔性电子/量子线路的方法，包括如下步骤：

(1)利用光刻技术在柔性衬底上制备电极，再将柔性衬底沿着电极方向拉伸；

(2)采用真空热蒸发在步骤(1)拉伸后的柔性衬底表面沉积液态金属薄膜；

(3)在真空条件下，拉伸后的柔性衬底恢复原长，液态金属薄膜的液态金属球沿拉伸方向排列形成电子线路；或，