微电子技术被广泛应用于工业生产和国防军事领域,印刷电子作为其中一项重要技术正在逐步取代传统的制造技术。印刷电子与传统制造技术相比,具有方法简单,成本低,绿色环保等优点。印刷电子所使用的众多打印技术中,喷墨打印以其无须使用印版、低功耗、衬底柔性化等优点而被广泛应用,它可以将配置好的功能性墨水精确地喷附在目标位置,高温固化后形成薄膜图案或者目标器件。对于功能性墨水,特别是导电墨水的研究是微电子制造技术发展的关键。目前,银基导电墨水已经被广泛应用在薄膜晶体管、射频电感和传感器等领域中制造金属互连线。然而,由于银互连线自身的电迁移现象及价格高昂等劣势制约其大规模应用。因此,取代银基墨水的最佳选择学界普遍认为是铜基导电墨水。在铜导电墨水的研究中,铜基无颗粒型导电墨水以其高稳定性、热处理温度低等优点被广泛关注。本文以四水甲酸铜为金属前驱体,采用1,2-丙二胺、异丙胺、正丁胺、辛胺、乙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺、3-(二乙胺基)-1,2-丙二醇作为络合剂,采用液相混合法,配置了七种四水甲酸铜基无颗粒型导电墨水。通过对实验数据分析,发现络合剂对于导电墨水的稳定性、热处理温度以及热处理后形成导电薄膜的表面形貌、电阻率均有重要影响。目前研究的无颗粒型导电墨水中,大多数墨水的热处理均需要保护气体对氧气进行隔绝以防止铜颗粒氧化。保护气体的使用对于喷墨打印器材成本的降低是不利的,仪器的密闭性要求也较高,操作的安全性也很难保障。本课题旨在研究一种能在空气环境下热处理成膜的铜基无颗粒型导电墨水。通过实验分析,我们发现以1,2-丙二胺和3-(二乙胺基)-1,2-丙二醇为络合剂的导电墨水,导电墨水的稳定性良好且制备的导电薄膜电阻率较低,其中1,2-丙二胺为络合剂的导电薄膜电阻率最低为9.27μΩ·cm。其缺点是导电薄膜由于反润湿现象的影响和气泡的产生,形成了中间厚边缘薄的表面形貌。醇胺为络合剂的导电薄膜则不存在类似现象。为了进一步优化导电薄膜表面形貌,本文将1,2-丙二胺和3-(二乙氨基)-1,2-丙二醇进行混合共同作为络合剂,配制五种不同比例的导电墨水。通过实验分析,向1,2-丙二胺中加入3-(二乙氨基)-1,2-丙二醇能够很好的解决反润湿现象,未能完全热分解的3-(二乙氨基)-1,2-丙二醇可以形成阻隔氧气的保护膜,进一步防止铜颗粒的氧化,同时对于接触电阻的增大作用并不明显,最终确定1,2-丙二胺和3-(二乙氨基)-1,2-丙二醇最佳摩尔比为4:1。经过170℃热处理50min,可以得到电阻率为9.27μΩcm的铜导电薄膜。此外,本文还研究了不同热处理器材对于导电薄膜电阻率的影响,经过改进的加热器材,导电薄膜电阻率得到降低。课题组在柔性衬底上制备了导电薄膜,170~oC/50min的热处理条件下,薄膜电阻率为15.9μΩcm,在柔性衬底上的粘附性级别为0B,机械稳定性差。为了进一步优化导电薄膜的粘附性,本文在第二章改进后导电墨水的基础上加入PVP作为粘结剂。实验表明,最优的PVP添加量为1%,此时导电薄膜的电阻率增加至21.8μΩcm,粘附性等级分别为3B,同时机械稳定性也得到增强。