本发明涉及半导体材料，具体涉及一种基于ito牺牲层优化纳米微粒激光烧结特性的方法。
背景技术：
1、激光加工凭借其高灵活性、可编程性以及小热影响区等优势，逐渐成为增材制造、转印、表面强化等技术的重要工艺方式。但由于激光的瞬时性及复杂的表面作用，现阶段的激光加工工艺也存在许多局限，例如对工件最低吸收率的要求，激光冲压及残余应力的控制以及烧结温度与材料的氧化间的矛盾等。为突破上述局限，拓展激光加工的普适性，间接激光烧结策略引起了人们的关注。通过局部激光烧蚀或制造牺牲层，吸收激光能量形成高温热源，进一步通过热传导将能量给予需要被加工的功能层材料是一种可靠且普适的间接策略。其中，激光烧蚀是可以快速直接的形成高温热源，但是该工艺对功能层材料甚至基底将产生不可逆的损伤，且对于烧结程度的调控是很困难的。相比之下，牺牲层不仅可以吸收激光能量形成热源，还具备缓解激光冲击、防止内部功能层材料氧化的作用，具有更广泛的应用背景。
2、一旦一种材料被认为是牺牲层，它必须同时满足以下两点要求。第一，优化内部功能层材料的烧结特性，这种优化可以是氧化程度的降低、烧结温度的提升和晶粒尺寸与取向的控制等。第二，牺牲层不会影响内部功能层材料的纯度与物性，并在完成辅助烧结后自发与内部功能层脱离。其中第二点要求极大地限制了牺牲层的选择。
3、现阶段，为了实现牺牲层自动脱离，镁、铝等低气化温度的金属材料被广泛应用，该类金属在激光作用下被快速加热至气化温度，通过气化实现牺牲层的自发脱离。但是气化脱离方式存在三个难以优化的缺陷：首先，金属牺牲层的气化温度决定了牺牲层的温度，这种不连续的“能级”状温度选择阻碍了功能层材料烧结状态的调控；其次，为避免金属牺牲层熔化污染内部的功能层材料，激光加工参数受限(如存在最大扫描线间距限制，以避免不均匀的加热)；最后金属牺牲层在应用前必须经过复杂的预处理，以去除表面氧化层、污渍等影响，工序复杂成本高。
4、因此，有必要开发一种新的可自脱落的牺牲层材料，并确定与其相配套的优化加工工艺，以实现低成本、低加工限制下对内部功能层材料烧结程度的高自由度调控。
技术实现思路
1、为了解决现有技术存在的问题，本发明提供一种基于ito牺牲层优化纳米微粒激光烧结特性的方法。
2、本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下：
3、本发明提供的一种基于ito牺牲层优化纳米微粒激光烧结特性的方法，包括以下步骤：
4、(1)制备功能层材料纳米微粒墨水；
5、向功能层材料纳米微粒中加入有机溶剂配置成墨水，于120-200w的功率下超声分散2-4小时，水浴控制分散温度为10-15℃，经过滤后得到功能层材料纳米微粒墨水；
6、(2)功能层材料线路喷墨打印；
7、通过设置正压为60-70v，负压为70-85v，基准电压为0-5v，正压上升时间为5-8ms，正压持续时间为30-40ms，正压下降时间为10-20ms，负压持续时间为40-50ms，负压上升时间为5-8ms制备出功能层材料纳米微粒墨水液滴，将基板加热至115-180℃并设置打印参数和打印图案后开始喷墨打印；
8、(3)制备牺牲层材料纳米微粒墨水；
9、向ito纳米微粒中加入有机溶剂配置成墨水，所述ito纳米微粒的质量分数为8-10％，于120-200w的功率下超声分散2-4小时，水浴控制分散温度为10-15℃，经过滤后得到牺牲层材料纳米微粒墨水；
10、(4)牺牲层材料线路喷墨打印；
11、通过设置正压为65-75v，负压为70-80v，基准电压为0-3v，正压上升时间为5-6ms，正压持续时间为30-35ms，正压下降时间为10-15ms，负压持续时间为40-42ms，负压上升时间为5-6ms制备出牺牲层材料纳米微粒墨水液滴，将打印好功能层材料线路的基板加热至118-122℃并设置打印参数和打印图案开始喷墨打印；
12、(5)功能层-牺牲层双层线路激光烧结；
13、将打印好双层线路的基板加热至50-55℃，调整连续波的nd-yag激光器光斑直径为0.2-0.3mm，设置激光扫描路径并调整激光参数后开始激光烧结。
14、作为一种优选的实施方式，步骤(1)中，所述功能层材料纳米微粒的平均粒径为30-60nm。
15、作为一种优选的实施方式，步骤(1)中，所述功能层材料纳米微粒为cuni、in2o3或l-ysz；所述l-ysz为zrc、w、8ysz、sic按照质量比(28-32):(18-22):(13-17):2混合而成；所述cuni在墨水中的质量分数为8-10％，所述in2o3在墨水中的质量分数为8-10％，所述l-ysz在墨水中的质量分数为12-15％。
16、作为一种优选的实施方式，步骤(1)和步骤(3)中，所述有机溶剂为乙二醇与异丙醇的混合溶液，所述乙二醇与异丙醇的质量比为0.8-1。
17、作为一种优选的实施方式，步骤(1)和步骤(3)中，使用孔径为0.45μm的ptfe材质滤膜进行过滤。
18、作为一种优选的实施方式，步骤(2)中，所述基板为al2o3陶瓷基板，在喷墨打印前，将al2o3陶瓷基板用超声波清洗机彻底清洗后，依次用异丙醇、乙醇和超纯水处理，然后在热炉中干燥。
19、作为一种优选的实施方式，步骤(2)中，所述打印参数为：横向打印点间距为0.025-0.04mm，纵向打印点间距为0.03-0.05mm，打印速率为15-25mm/s。
20、作为一种优选的实施方式，步骤(4)中，所述打印参数为：横向打印点间距为0.034-0.036mm，纵向打印点间距为0.04-0.045mm，打印速率为15-17mm/s。
21、作为一种优选的实施方式，步骤(5)中，所述激光扫描路径为之字形模式。
22、作为一种优选的实施方式，步骤(5)中，所述激光参数为：激光功率为0-18w、24-30w或60-75w，扫描速度为400-600mm/s，扫描线间距为0.04-0.05mm或0.001-0.002mm。
23、本发明的有益效果是：
24、本发明的一种基于ito牺牲层优化纳米微粒激光烧结特性的方法，利用喷墨打印技术制造全新ito牺牲层的策略完成了对纳米微粒激光烧结特性的优化。其中，该ito牺牲层基于激光诱导等离子体效应可实现自发开裂脱落，因此基于该ito牺牲层可精准调控内层功能纳米微粒不同烧结程度；另外，基于该ito牺牲层可实现金属的隔氧烧结，降低内层金属纳米微粒在激光烧结过程中的氧化，进而提升其电学性能；并且基于该ito牺牲层可实现低吸收率半导体材料的高致密度烧结，并形成大尺寸的柱状晶粒，具有优异的电学及热电性能；同时基于该ito牺牲层可实现低吸收率陶瓷材料的极高温度烧结，且在表面形成复杂的液相烧结复合结构，在内层形成柱状晶粒，共同构成具有功能分层结构的陶瓷薄膜。
1.一种基于ito牺牲层优化纳米微粒激光烧结特性的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于ito牺牲层优化纳米微粒激光烧结特性的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述功能层材料纳米微粒的平均粒径为30-60nm。
3.根据权利要求1所述的一种基于ito牺牲层优化纳米微粒激光烧结特性的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述功能层材料纳米微粒为cuni、in2o3或l-ysz；所述l-ysz为zrc、w、8ysz、sic按照质量比(28-32):(18-22):(13-17):2混合而成；所述cuni在墨水中的质量分数为8-10％，所述in2o3在墨水中的质量分数为8-10％，所述l-ysz在墨水中的质量分数为12-15％。
4.根据权利要求1所述的一种基于ito牺牲层优化纳米微粒激光烧结特性的方法，其特征在于，步骤(1)和步骤(3)中，所述有机溶剂为乙二醇与异丙醇的混合溶液，所述乙二醇与异丙醇的质量比为0.8-1。
5.根据权利要求1所述的一种基于ito牺牲层优化纳米微粒激光烧结特性的方法，其特征在于，步骤(1)和步骤(3)中，使用孔径为0.45μm的ptfe材质滤膜进行过滤。
6.根据权利要求1所述的一种基于ito牺牲层优化纳米微粒激光烧结特性的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述基板为al2o3陶瓷基板，在喷墨打印前，将al2o3陶瓷基板用超声波清洗机彻底清洗后，依次用异丙醇、乙醇和超纯水处理，然后在热炉中干燥。
7.根据权利要求1所述的一种基于ito牺牲层优化纳米微粒激光烧结特性的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述打印参数为：横向打印点间距为0.025-0.04mm，纵向打印点间距为0.03-0.05mm，打印速率为15-25mm/s。
8.根据权利要求1所述的一种基于ito牺牲层优化纳米微粒激光烧结特性的方法，其特征在于，步骤(4)中，所述打印参数为：横向打印点间距为0.034-0.036mm，纵向打印点间距为0.04-0.045mm，打印速率为15-17mm/s。
9.根据权利要求1所述的一种基于ito牺牲层优化纳米微粒激光烧结特性的方法，其特征在于，步骤(5)中，所述激光扫描路径为之字形模式。
10.根据权利要求1所述的一种基于ito牺牲层优化纳米微粒激光烧结特性的方法，其特征在于，步骤(5)中，所述激光参数为：激光功率为0-18w、24-30w或60-75w，扫描速度为400-600mm/s，扫描线间距为0.04-0.05mm或0.001-0.002mm。
