近日,北京科技(ji)大學綠色低碳(tan)鋼鐵冶金(jin)(jin)全國(guo)重點實驗室郭(guo)占成(cheng)教(jiao)授團隊在制備近零(ling)膨脹近零(ling)夾雜物(wu)因(yin)瓦合金(jin)(jin)箔方面取得重大突破,該(gai)研(yan)究(jiu)成(cheng)果為解(jie)決(jue)我(wo)國(guo)FMM“卡脖子”材料(liao)提供了關鍵技(ji)術基礎。國(guo)外Journal of Materials Chemistry C以封面論文(wen)(wen)形式發表了該(gai)研(yan)究(jiu)成(cheng)果,論文(wen)(wen)第一作(zuo)者是博士(shi)研(yan)究(jiu)生任為,通訊作(zuo)者郭(guo)占成(cheng)。
OLED顯(xian)示(shi)器是我(wo)國顯(xian)示(shi)屏(ping)高速增長的(de)(de)電子產(chan)品。精細金屬掩(yan)(yan)模(mo)板(FMM)是OLED顯(xian)示(shi)器生產(chan)中的(de)(de)重要部件,每平方(fang)英寸面積上(shang)密布了近(jin)千個規(gui)則形狀的(de)(de)微(wei)(wei)孔(kong)。在顯(xian)示(shi)器生產(chan)中,借助FMM的(de)(de)掩(yan)(yan)蔽(bi),不(bu)同種(zhong)類(lei)的(de)(de)有機發(fa)光材料分別蒸(zheng)鍍(du)沉積到(dao)屏(ping)幕(mu)上(shang)形成(cheng)規(gui)則點陣,由于(yu)(yu)蒸(zheng)鍍(du)過(guo)程(cheng)多次對孔(kong)和溫度(du)的(de)(de)變(bian)化(hua)(hua),要求FMM微(wei)(wei)孔(kong)邊界(jie)精度(du)達(da)到(dao)1微(wei)(wei)米(mi)(mi)以下(xia)和材料膨脹系(xi)數小(xiao)于(yu)(yu)1.5x10-6。FMM是采用厚度(du)30微(wei)(wei)米(mi)(mi)以下(xia)因(yin)(yin)瓦合(he)箔(bo)(bo)(64%Fe-36%Ni)化(hua)(hua)學(xue)刻蝕(shi)生產(chan)的(de)(de),我(wo)國已掌握了刻蝕(shi)技術,但用于(yu)(yu)FMM生產(chan)的(de)(de)因(yin)(yin)瓦合(he)金箔(bo)(bo)完(wan)(wan)全(quan)受(shou)制于(yu)(yu)國外(wai),目前世界(jie)范圍內FMM基材供(gong)應(ying)完(wan)(wan)全(quan)由日本日立(li)公司(si)壟斷。由于(yu)(yu)FMM孔(kong)邊界(jie)精度(du)要求達(da)到(dao)1微(wei)(wei)米(mi)(mi)以下(xia),這(zhe)就要求因(yin)(yin)瓦合(he)金母材不(bu)僅夾(jia)(jia)(jia)雜物含量(liang)近(jin)零(ling),而且(qie)夾(jia)(jia)(jia)雜物小(xiao)于(yu)(yu)1微(wei)(wei)米(mi)(mi),傳統冶煉方(fang)法(fa)很難達(da)到(dao)這(zhe)一水平。即便(bian)日立(li)公司(si)的(de)(de)因(yin)(yin)瓦合(he)金箔(bo)(bo)產(chan)品,刻蝕(shi)良率也不(bu)足(zu)10%,這(zhe)就導致FMM的(de)(de)成(cheng)本相(xiang)當高,原因(yin)(yin)主要是夾(jia)(jia)(jia)雜物含量(liang)難于(yu)(yu)近(jin)零(ling)和夾(jia)(jia)(jia)雜物大(da)小(xiao)難于(yu)(yu)完(wan)(wan)全(quan)小(xiao)于(yu)(yu)1微(wei)(wei)米(mi)(mi)。

郭占成(cheng)(cheng)教授團(tuan)隊(dui)另辟蹊徑,采(cai)用旋(xuan)轉陰極(ji)輥(gun)水溶液電(dian)(dian)化學(xue)沉(chen)積(ji)方法成(cheng)(cheng)功制備(bei)了(le)近(jin)零(ling)夾(jia)雜(za)物(wu)(wu)的(de)(de)因(yin)瓦(wa)(wa)合(he)金箔(bo)帶(dai)。電(dian)(dian)化學(xue)沉(chen)積(ji)理(li)論上可以避免夾(jia)雜(za)物(wu)(wu)的(de)(de)問題,但由(you)于(yu)Fe2+和Ni2+離子電(dian)(dian)化學(xue)沉(chen)積(ji)電(dian)(dian)位(wei)的(de)(de)不同及在水溶液中(zhong)擴散系數(shu)的(de)(de)差異,要(yao)獲得(de)按因(yin)瓦(wa)(wa)合(he)金成(cheng)(cheng)分連續穩定電(dian)(dian)沉(chen)積(ji)條(tiao)件(jian)相當難。研究團(tuan)隊(dui)發揮工匠精神,經(jing)過5年(nian)(nian)多(duo)的(de)(de)不懈努力(li),于(yu)2022年(nian)(nian)終于(yu)突破(po)了(le)脈沖電(dian)(dian)沉(chen)積(ji)因(yin)瓦(wa)(wa)合(he)金箔(bo)的(de)(de)關鍵工藝技(ji)術參數(shu)。然(ran)而,雖然(ran)脈沖電(dian)(dian)積(ji)沉(chen)因(yin)瓦(wa)(wa)合(he)金箔(bo)宏觀上成(cheng)(cheng)分、夾(jia)雜(za)物(wu)(wu)數(shu)量(liang)(liang)和大(da)(da)小可達(da)到(dao)FMM基(ji)材的(de)(de)要(yao)求(qiu),但由(you)于(yu)微觀上呈納(na)米(mi)晶(jing)且成(cheng)(cheng)分不很均勻(yun),并(bing)含有電(dian)(dian)解液帶(dai)入的(de)(de)微量(liang)(liang)S元素和Cl元素,膨(peng)(peng)脹(zhang)(zhang)系數(shu)仍比FMM要(yao)求(qiu)高一個數(shu)量(liang)(liang)級。研究人員又(you)經(jing)過兩(liang)年(nian)(nian)的(de)(de)努力(li),掌握(wo)了(le)電(dian)(dian)沉(chen)積(ji)因(yin)瓦(wa)(wa)合(he)金箔(bo)的(de)(de)熱(re)處理(li)技(ji)術,獲得(de)了(le)微觀成(cheng)(cheng)分均勻(yun)、晶(jing)粒長大(da)(da)和避免二次夾(jia)雜(za)物(wu)(wu)形成(cheng)(cheng)的(de)(de)控制條(tiao)件(jian),成(cheng)(cheng)功制備(bei)了(le)近(jin)零(ling)夾(jia)雜(za)物(wu)(wu)、熱(re)膨(peng)(peng)脹(zhang)(zhang)系數(shu)達(da)到(dao)1x10-6因(yin)瓦(wa)(wa)合(he)金箔(bo)樣品。
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