华南理工大学 发光材料与器件国家重点实验室， 广东 广州 510641
喷墨打印制备的量子点（Quantum dots，QDs）薄膜形貌对多层发光器件的性能影响显著（如量子点发光二极管），其中咖啡环与拱状形貌是典型的薄膜均匀性问题，通过液滴调控实现高质量QDs薄膜是发展量子点电致发光显示的关键。研究工作表明，通过溶剂实施的墨水调控被证明是改变沉积薄膜形貌的有效手段。然而，优化出可消除咖啡环或拱状形貌的墨水流变参数往往需要大量耗时的实验，墨水配制筛选效率低。本研究基于薄膜形貌分析结合机器学习方法，试图将溶剂流变参数与喷墨打印QDs薄膜形貌直接联系起来，并以红光QDs为溶质，以烷烃或直链酯类为溶剂，研究发现通常使用的一元溶剂和二元溶剂体系中，所使用溶剂的沸点比表面张力或粘度参数对薄膜沉积形貌的影响更加显著，在二元溶剂中薄膜形貌与沸点较高的溶剂组分密切相关。为得到厚度均匀的平整薄膜，建议一元溶剂墨水体系的溶剂或二元溶剂墨水体系中较高沸点的溶剂的沸点范围为250~265 ℃。
量子点墨水 喷墨打印 溶剂 机器学习 quantum dot ink inkjet printing solvent machine learning
1 福州大学先进制造学院，福建 泉州 352200
2 福州大学物理与信息工程学院，福建 福州 350108
3 中国福建光电信息科学与技术创新实验室，福建 福州 350108
利用多喷嘴喷墨打印PEDOT∶PSS墨水，重点分析喷墨打印驱动电压波形的高压VH、低压VL、上升沿时间TR、峰值时间TP、下降沿时间TF，通过对多喷嘴同时喷射墨滴的速度与体积的调控优化，获得了喷射稳定、体积均匀的墨滴；进一步提出多喷嘴喷射墨滴体积方差的分析方法，结果表明不同喷嘴同时喷射墨滴的体积变化方差在0.006~0.170范围内。利用体积变化方差对喷墨打印驱动电压参数影响墨滴行为能力的大小进行了排序，其影响能力从大到小为TR、TP、VH、TF、VL。多喷嘴喷射墨滴体积方差分析方法为实现多喷嘴大面积打印提供了重大的指导意义。
测量 喷墨打印 多喷嘴 墨滴均匀性 体积方差 光学学报
2023, 43(10): 1031002
重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室，重庆 400044
将银纳米粒子制备成可打印的墨水，采用喷墨打印方法将此墨水打印在纸张表面，作为柔性表面增强拉曼散射基底。重点研究了不同银墨水倍数和不同打印层数对拉曼检测灵敏度的影响。实验结果表明，以55 mmol/L浓度银墨水作为打印原料，在打印7层时，基底对罗丹明（R6G）分子的检测浓度低于10-10 mol/L，最大增强因子约为1.92×109，相对误差分析计算结果为14.3%。同时，在苹果的曲面上对该基底的拉曼增强效果进行了实际检测。最后，结合基底的扫描电子显微镜（SEM）结果，采用有限时域差分（FDTD）软件对该基底的电磁场增强特性进行了计算。
散射 拉曼散射 喷墨打印 银/纸张复合结构 表面增强拉曼散射
1 福州大学物理与信息工程学院，福建 福州 350100
2 中国福建光电信息科学与技术创新实验室，福建 福州 350100
针对传统方式检测有机发光二极管（OLED）像素缺陷精度低以及成本高的问题，提出了一种基于拓展型特征金字塔网络（FPN）的喷墨打印OLED像素缺陷检测方法。首先对数据进行处理，获得喷墨打印OLED像素图像数据集，随后利用预训练模型ResNet18作为主干，选取其底层模块作为特征提取器，制定出更加适合打印像素缺陷的训练网络。通过将FPN进行拓展，使用具有丰富区域细节的大规模超分辨率特征来解耦像素缺陷检测，实现缺陷区域信息的获取与缺陷的像素级分割。实验中对比了不同方法在OLED像素数据集上的检测效果并评估了不同方法在几个缺陷类型上的性能。结果表明：所提出的方法对喷墨打印OLED像素缺陷的识别精度比直接使用FPN提升了5.5%（达到99.8%），对缺陷区域的分割平均精度提升3.7%（达到88.8%），且所提模型适用于小样本缺陷数据检测，具有研究价值和实践意义。
测量 有机发光二极管 喷墨打印 缺陷检测 特征金字塔 缺陷分割
1 1.东华大学 材料科学与工程学院, 纤维改性国家重点实验室
2 2.东华大学 功能材料研究中心, 上海 201620
制备硒化银(Ag2Se)薄膜材料对于组装微型器件至关重要, 目前大部分制备方法难以精确控制薄膜尺寸并进行图案化设计, 喷墨打印技术成为解决这一问题的有效方法, 实现其与Ag2Se材料的组合具有重要意义。本工作通过溶剂热法制备了Ag2Se纳米颗粒, 再与不同分散剂混合以筛选出适用于喷墨打印的稳定墨水, 进一步调节喷射参数以优化打印过程中墨滴的形态, 提高打印质量。将墨水打印至聚酰亚胺衬底上, 经热处理后制备得到Ag2Se薄膜。使用不同手段对其物相与微结构进行表征, 并测试不同打印层数薄膜的电学性能。结果表明: 随着墨水固含量与打印层数增加, Ag2Se薄膜的结晶度和致密度得到明显提升, 电导率也得到相应提高, 这主要源于薄膜内部Ag2Se纳米颗粒沉积量与堆积密集程度增加。当使用固含量为5 mg·mL-1的墨水进行打印, 打印层数为40层时, Ag2Se薄膜的电导率达到399 S·cm-1, 表现出较高的导电性能。本研究为制备Ag2Se基薄膜材料与器件提供了新的方向。
喷墨打印 Ag2Se 墨水 电导率 inkjet printing Ag2Se ink electrical conductivity
1 福州大学至诚学院，福州 350002
2 中国福建光电信息科学与技术创新实验室，福州 350108
3 福州大学 物理与信息工程学院，福州 350108
针对传统图形化工艺复杂且图形未经精细设计，导致电场分布不均匀的问题，通过ANSYS Maxwell 16.0仿真软件研究电子运动轨迹规律，提出图形化发射体阵列有效发射尺寸和最佳阵列间距阴极结构的新思路，改善场发射性能。仿真结果表明，当阵列间距为200 μm时，图形化阵列中心区域的电场分布平坦，阵列四周突变上升。这是由于阵列边缘部分相比于阵列中心区域部分更表现出针尖的特性，当阵列间距越小时，单元阵列之间的边缘区域场强叠加，出现场强叠加区。当阵列间距逐渐增大时，场强边缘叠加效应削弱，同时电场屏蔽效应也削弱。因此，阵列边长越大，为400 μm时，阴极表面场强趋于平坦，场强边缘叠加效应和电场屏蔽效应达到平衡。而阵列间距增大到600 μm时，会导致单元阵列平面中心位置相对较远，单元阵列场发射相对独立，电子发射出现空档区域。因此，阵列间距选取适中数值时，阵列边缘场强叠加效应削弱，四周电场也不会出现盲区，电场基本达到均匀分布。根据仿真结果，通过喷墨打印图形化种子层实现图案化发射体阵列精准定位，再水热生长ZnO纳米棒阴极阵列。场致发射实验结果表明，随着间距的增加，开启场强Eon从200 μm时的2.95 V/μm降低到400 μm时的0.57 V/μm，并进一步变为600 μm时的2.26 V/μm；而场增强因子β随阵列间距从200 μm增加到600 μm，先增大后减小。这与仿真结果吻合，即在ZnO阴极阵列有效发射尺寸为200 μm情况下，当阵列间距为400 μm时，场发射性能最优，其开启场强为0.57 V/μm，场发射增强因子为32 179。通过调控图形化阵列电子发射轨迹，从而减小场叠加和场屏蔽效应可以改善场发射性能。结合图形化设计和喷墨打印的高效性，有望实现高性能场致发射电子源。
电子源 场致发射 喷墨打印 ZnO纳米棒 图形化阵列 水热生长 Electron source Field emission Inkjet printing ZnO nanorods Patterned array Hydrothermal growth
华南理工大学 发光材料与器件国家重点实验室, 广东 广州 510640
为满足印刷显示的大面积制备、低信号延迟的需求, 有必要开发应用于氧化物薄膜晶体管(TFTs)的低电阻印刷电极。研究发现喷墨打印Ag和氧化物有源层的界面接触特性较差, 导致基于Ag电极的氧化物TFT性能很差。通过在Ag电极和有源层中间插入喷墨打印的氧化铟锡(ITO)电极, 可以阻隔Ag纳米颗粒扩散入有源层。此外, ITO电极可以与Ag和有源层形成良好的接触特性, 大幅降低了接触电阻。基于Ag/ITO双层电极的TFT较基于单层Ag电极的性能大幅提升: 迁移率达16.0 cm2·V-1·s-1, 开关比达6.2×107, 亚阈值摆幅为174 mV/Decade, 阈值电压为-2.0 V。该结果证明了印刷Ag电极在氧化物TFT的应用潜力, 并有助于建立导电氧化物薄膜和金属导电纳米材料堆叠结构的复合导电薄膜体系, 实现优势互补。
薄膜晶体管 氧化物半导体 喷墨打印 双层电极 银电极 TFTs oxide semiconductors inkjet printing double-layer electrodes Ag electrode
1 福州大学 物理与信息工程工程学院， 福州3506
2 中国光电信息科学与技术创新实验室，福州350116
基于喷墨打印工艺，实现了量子点材料与UV胶复合墨水的高精度转移，导光板网点形貌规整，稳定性高，出光效果好。通过调节UV胶与溶剂比例抑制了咖啡环的形成，然后为了实现导光板白平衡，分别调配了红、绿量子点比例以及量子点在打印墨水中所占质量比。为防止网点之间发生串联，确定了使用循环六次打印的方法进行网点打印。通过表征分析可知，导光板出光均匀性为80.8%，平均亮度可达2 769 cd/m2，色坐标（0.329 4，0.308 1），色域105%NTSC。这一工作有利于实现优异出光效果、低成本和高稳定性的量子点网点导光板。
喷墨打印 量子点 网点 白平衡 ink⁃jet printing quantum dot microstructure white balance
福州大学 物理与信息工程学院, 平板显示技术国家地方联合工程实验室, 福建 福州 350108
金属卤化物钙钛矿材料由于具有高光致发光量子产率、高色纯度、带隙可调等优良光学性能,作为发光材料广泛用于制备钙钛矿电致发光二极管(PeLEDs)。虽然已经取得了较好的研究进展, 但是其大面积商业化的进程还比较缓慢, 尚需进一步研究。为了实现钙钛矿薄膜发光二极管的大面积制备, 本文使用喷墨打印技术, 研究了不同基板结构对于钙钛矿前驱液的铺展与结晶成膜的影响及器件性能的比较, 引入了具有空穴阻挡能力的无机小分子材料氟化锂(LiF)作为缓冲层沉积于空穴传输层TFB上, 获得了像素化的均匀分布的钙钛矿薄膜, 从而得到发光均匀的最高亮度为4 861 cd/m2且最大电流效率为5.41 cd/A的印刷钙钛矿发光二极管。研究表明, LiF修饰层对于空穴的注入具有阻挡作用, 并且有效阻止了钙钛矿发光层与TFB接触后所导致的激子猝灭现象。
喷墨打印 钙钛矿发光二极管 电致发光 基板修饰 inkjet printing perovskite light-emitting diodes electroluminescence substrate modification
