聚合物表面自组装电极的制备VIP免费

Vo.l29高等学校化学学报No.92008年9月������CHEMICALJOURNALOFCHINESEUNIVERSITIES������1859~1862聚合物表面自组装电极的制备金永龙,张�宇,顾�宁(东南大学生物电子学国家重点实验室,江苏省生物材料与器件重点实验室,南京210009)摘要�采用在聚合物表面制备选择性化学镀电极的方法,将具有电极结构的模板置于聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)基片表面上,用紫外光进行照射,使辐照区域表面形成羧基,然后通过配位作用使银离子附着到表面上,再经过紫外光照射还原出金属银颗粒,最后以表面的金属银颗粒为催化剂进行特定区域化学镀铜形成电极.利用四探针法测得电极的电阻率为5.063�10-2�mm2/m,与纯金属铜的电阻率的数量级相同.关键词�自组装技术;聚合物;电极;聚萘二甲酸乙二醇酯中图分类号�O644.1;O647;TG178���文献标识码�A���文章编号�0251�0790(2008)09�1859�04收稿日期:2008�01�03.基金项目:国家自然科学基金重点项目(批准号:90406023)、中国博士后基金(批准号:20060400904)、江苏省博士后科研资助计划(批准号:0601013B)和南京大学固体微结构国家重点实验室开放课题资助.联系人简介:金永龙,男,博士,主要从事自组装及单细胞检测研究.E�mai:lhiro@i163.com近年来,微电极(阵列)在生物、化学和气体等传感器及检测器件上的应用越来越广泛[1~3].另外,在聚合物基底上制作的微小电极阵列可以被应用到存贮介质的制备,发展可打印电路制备技术,制备超大规模的集成电路,柔性场效应晶体管及大面积柔性显示器件和电子标签等的开发上.微小电极阵列的制备方法有真空蒸镀、光刻、电子刻蚀术、聚焦离子束溅射刻蚀术、X射线光刻技术,表面修饰技术和导电高分子打印技术[4]等.最有应用前景的是表面修饰和高分子打印技术.电极材料可分为金属、半导体、高分子[5]和纳米材料[6,7]等.Austin等[8]利用Nanoimprintlithography(NIB)技术结合真空蒸镀法制备了间隙为70nm的金电极,作为Organicthinfilmtransistors(OTFTs)的源漏电极使用.这一方法存在制作工艺复杂,成本高,生产效率低等缺点.Akamatsu等[9]利用氢氧化钾(KOH)溶液对聚酰亚胺(PI)表面进行处理后,将其浸入到硝酸银(AgNO3)溶液中,用Ag+离子替换K+离子,然后通过电极模板进行紫外照射,选择性地还原出金属银电极,最后把多余的银离子层清除,获得电极的电导率为0�70S/cm,这远远小于金属导电材料的电导率,但要作为良导体电极,必须在其上面进一步电镀或化学镀导电性良好的金属,制备过程繁琐.所以从实际应用的角度考虑,需要开发低成本、工艺简单的新的制备方法.PEN是近年来开发出来的优良聚合物材料,与聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)相比,具有更好的电绝缘性能及耐水、耐热、耐化学品和耐辐照等特性[10],透光率高达90%,适合作为具有柔性及透明度高的电极基片材料.在本研究中,电极的制备过程利用紫外辐照结合模板对PEN表面的特定区域进行改性,最终在特定区域利用选择性的化学镀方法制备电极.由于利用紫外辐照对聚合物表面进行改性的方法简便又经济,因而越来越受到关注[3,11~13].本文提出一种在聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)表面制备选择性化学镀电极的方法.将其用于表面改性过程的特点在于直接利用紫外辐照结合模板可方便在PEN表面形成所需的图案化羧基表面,简单易行,有利于控制生产工艺.研究结果表明,通过优化制备工艺可获得稳定可靠的铜电极,其电阻率接近纯金属铜,有望进一步将其应用到各种电极阵列的制备及柔性场效应晶体管电极的设计开发中.1�实验部分1.1�试剂与仪器甲醛、酒石酸钾钠和硫酸铜均购于上海久亿化学试剂有限公司,氢氧化钠、丙酮和硝酸银均购于上海化学试剂有限公司.实验中所使用的水为二次蒸馏水.PEN购于日本帝人公司.用HitachiU�4100型紫外�可见近红外分光光度计和AgilentPicoPlus原子力显微镜表征PEN表面还原银颗粒,利用了带数字拍摄功能的ZEISSAxiovert200型光学显微镜和AgilentPicoPlus原子力显微镜以及HitachiX�650扫描电镜对铜电极进行表征.1.2�实验过程特定区域选择性化学镀制备电极的具体步骤示意图见图1.首先在清洗干净的PEN基片上放置厚度为10�m,材质为金属镍的Photomask,用紫外光(中心波长为253nm)照射2h,进行PEN表...