背景介绍
在喷墨打印技术中，影响打印薄膜的打印质量和可靠性的一个重要因素是喷射的墨水与基材表面的相互作用。这种短程相互作用决定了油墨对固体表面的润湿性和粘附性，因此是沉积油墨的最终形状的原因。
研究亮点
Karlsruhe Institute of Technology大学Pooja Arya和Fei Wang的团队报告了一种通过精心设计的实验测试结构和模拟，研究了喷墨打印油墨在图案化基底上的润湿形态。实验和理论分析了接触角、表面性质和液滴形状，以及它们对器件可变性的影响。对于模拟，我们采用了相场方法，该方法基于在给定润湿边界条件下两相系统的自由能最小化。通过对由亲水区和疏水区组成的图案化基底上的印刷液滴进行系统研究，我们发现印刷形态不仅与设计布局和液滴体积有关，还与印刷策略和润湿性有关。此外，我们还展示了如何改变图案化基底的固有润湿性，以提高印刷质量和可靠性。基于目前的发现，我们对提高薄膜晶体管的制造质量提出了建议。相关成果以“Wetting Behavior of Inkjet-Printed Electronic Inks on Patterned Substrates”为题发表在《Langmuir》上。
图文解析
图1 使用市售的尺寸为20×20mm、厚度为1.1mm的ITO涂层载玻片作为衬底。激光烧蚀技术用于构建ITO涂层玻璃，以便直接使用ITO涂层作为源极和漏极。
图2（a） 图案化衬底上半导体膜的制造工艺方案：通过激光烧蚀技术结构化ITO涂层玻璃和硝酸铟前体油墨的按需喷墨打印。电路打印机可实现按需喷墨打印。（b） 烧蚀玻璃和ITO表面的AFM图像（见图S3中相应的SEM图像）。（c） 烧蚀玻璃和ITO表面的高度轮廓。玻璃和ITO表面上的粗糙度的最大高度分别为30和10nm。
图3 ITO涂层表面上的硝酸铟前体油墨滴的光学显微照片。（a） 通过针入法前进和后退接触角。（i） 初始跌落，（ii）前进接触角θA，（iii）后退接触角θR和（iv）θA。（b） 动态接触角θD是相对于油墨体积随时间的增加（达到θA）和减少（朝向θR）绘制的。ITO表面的前进接触角θA和后退接触角θR分别测量为100°和53°。（c） 基于液滴体积流速为0.5μL/s的动态液滴沉积，在移动台上测量ITO表面的接触角。（d） 对于不同的液滴沉积速率，动态接触角θd随时间绘制。在黑色实线的引导下，动态液滴沉积的平均接触角测量为92.5°，并用于数值模拟。比例尺：0.5毫米。
原文信息
Pooja Arya*, Yanchen Wu, Fei Wang*, Zhenwu Wang, Gabriel Cadilha Marques, Pavel A. Levkin, Britta Nestler, and Jasmin Aghassi-Hagmann
原文链接：https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.3c03297
