一种基于印刷电子技术的OLED光神经接口及其制备方法

一种基于印刷电子技术的oled光神经接口及其制备方法
技术领域
1.本发明涉及印刷电子技术领域，具体是一种基于印刷电子技术的oled（organic light-emitting diode，即有机发光二极管）光神经接口及其制备方法。


背景技术：

2.光遗传学（optogenetics）是一项整合了光学、基因操作技术、电生理等多学科交叉的技术，通过光刺激调控神经活动的方式极大的推动了神经科学的认知发展。其中，光神经接口时提供光刺激及神经记录的必要工具，目前常用的光遗传光电器件包括激光光纤光极、波导耦合光极、ld/led集成式光极、微型led植入光极等，目前常用的光遗传光电器件大多都通过微电子技术制备，耗时长，成本高，不方便快速、大量的进行试验。因此快捷制备光神经接口器件具有重要意义。
3.柔性电子印刷技术是一种新兴的设备制造技术，通过喷墨印刷、丝网印刷、凸版印刷、凹版印刷等技术将材料打印至柔性基板形成具有一定功能的结构，制作速度快，流程简短，柔性电子印刷技术降低了电子器件制作的难度，减少了制作周期，能够快捷的量身制作电子器件，将柔性电子印刷技术应用于光神经接口器件制备可大幅度减少耗时和成本，有助于推动光遗传技术在神经科学领域的使用。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于印刷电子技术的oled光神经接口及其制备方法。本发明制备方法简单高效，重复性高，制得柔性oled光神经接口，性能优越。
5.本发明是通过以下技术方案实现的。
6.本发明提供一种用于光神经接口阵列制备方法，包括以下步骤：（1）在基底上沉积parylene薄膜，形成parylene层；（2）在parylene层上方通过图形化光刻胶定义氧化铟锡ito的布线区域；（3）在ito布线层上刮涂空穴传输层、功能层、电子传输层和缓冲层；（4）喷墨打印银线路，打印结束后进一步后处理形成喷墨打印布线层，喷墨打印布线层与ito布线层产生重叠，重叠区域形成发光区域；（5）沉积parylene薄膜进行封装、使用激光切割暴露接口，形成器件。
7.上述步骤（1）中， parylene薄膜厚度为2~2.2μm。
8.上述步骤（2）中，图形化光刻胶确定ito的布线，磁控溅射ito；具体的，在parylene层上甩4-6μm 的正胶并图形化，溅射ito，采用lift-off工艺去光刻胶，构成ito布线层。
9.上述步骤（3）中，刮涂空穴传输层时，刮涂参数为：刮涂高度120μm，刮涂速度8mm/s，基底温度35℃。然后经过后处理140℃加热20min。空穴传输层材料为pedot：pss，pedot 是 edot(3,4-乙烯二氧噻吩单体)的聚合物,pss 是聚苯乙烯磺酸盐。
10.上述步骤（3）中，刮涂功能层时，刮涂参数为：刮涂高度40μm，刮涂速度15mm/s，基
底温度40℃。然后经过后处理120℃加热20min。功能层材料为双(4,6-二氟苯基吡啶-n,c2')吡啶甲酰合铱flrpic。
11.上述步骤（3）中，刮涂电子传输层时，刮涂参数为：刮涂高度40μm，刮涂速度15mm/s，基底温度40℃。然后经过后处理120℃加热20min。电子传输层材料为1,3,5-三(1-苯基-1h-苯并咪唑-2-基)苯tpbi。
12.上述步骤（3）中，刮涂缓冲层时，刮涂参数为：刮涂高度40μm，刮涂速度15mm/s，基底温度40℃。然后经过后处理温度120℃加热20min，再在254nm的紫外光下照射20min。缓冲层材料为1,3,5-三(1-苯基-1h-苯并咪唑-2-基)苯tpbi。
13.上述步骤（4）中，喷墨打印使用压电喷墨印刷技术，且电压为20v~23v，通过调整电压使喷墨时不会产生卫星滴。基底温度为常温，使液体可以正常扩散，且不会过度沉积形成条纹。使用的后处理温度为120℃~140℃，在兼顾基底材料的同时升高温度可以减小阻值。
14.和现有技术相比，本发明的有益效果在于：使用印刷技术制备光遗传光电器件可以大幅度提高制备器件的效率，大幅度降低器材、耗材成本，有利于推动光遗传技术探索神经科学的发展。且由于使用的材料大部分为有机材料，在核磁共振时产生的伪影小，在植入生物体内部后可以结合核磁共振技术探究神经活动作用方式。
15.本发明利用上述方法，可以高效制备oled阵列，具有效率高、核磁兼容的优点。
附图说明
16.图1为oled光神经接口发光区域示意图（交叠部分为发光区域）。
17.图2为oled光神经接口阵列图。
具体实施方式
18.下面对本发明的实施例作具体说明，本实施例通过沉积parylene，磁控溅射ito，刮涂空穴传输层、功能层、电子传输层、缓冲层，使用喷墨打印技术制备银线路、沉积parylene封装、暴露接口制备。
19.下面结合实施例对本发明作详细的说明。
实施例
20.基于印刷电子技术的oled光神经接口阵列的制备过程如下：首先设计布线层，如图1所示为oled光神经接口发光区域示意图，使制备的ito布线层与银布线层交叠。多个交叠的区域形成oled阵列，如图2所示。
21.然后沉积2μm 的parylene，在parylene层甩5μm 的正胶并图形化，溅射ito，采用lift-off工艺去光刻胶，构成ito布线层。
22.接着刮涂空穴传输层，刮涂参数为刮涂高度120μm，刮涂速度8mm/s，基底温度35℃。然后经过后处理140℃加热20min。刮涂功能层，刮涂参数为刮涂高度40μm，刮涂速度15mm/s，基底温度40℃。然后经过后处理120℃加热20min。刮涂电子传输层，刮涂参数为刮涂高度40μm，刮涂速度15mm/s，基底温度40℃。然后经过后处理120℃加热20min。刮涂缓冲层，刮涂参数为刮涂高度40μm，刮涂速度15mm/s，基底温度40℃。然后经过后处理温度120℃加热20min，再在254nm的紫外光下照射20min。
23.再设定参数基底温度为常温，电压为20v~23v，进行喷墨打印银布线层，打印完后，在120℃的真空环境下进行加热处理。
24.最后沉积parylene封装，形成器件。
25.全程制备时长不超过6个小时，且由于材料为墨水，制备过程中损耗低，成本小（不高于600元），实验设备仅需印刷设备及加热、光固化等后处理设备即可。制备的oled阵列发光强度可达0.5mw/mm2，可以激活光敏感蛋白，由于使用材料为有机材料，整体柔软性高，杨氏模量在2~3gpa之间。
26.综上所述，本发明利用上述设计方法，可以高效制备oled阵列，效率高、核磁兼容的优点。
27.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。


技术特征：
1.一种基于印刷电子技术的oled光神经接口的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在基底上沉积parylene薄膜，形成parylene层；（2）在parylene层上方通过图形化光刻胶定义ito的布线区域；（3）在ito布线层上刮涂空穴传输层、功能层、电子传输层和缓冲层；（4）喷墨打印银线路，打印结束后进一步后处理形成喷墨打印布线层，喷墨打印布线层与ito布线层产生重叠，重叠区域形成发光区域；（5）沉积parylene薄膜进行封装、使用激光切割暴露接口，形成器件。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，parylene薄膜厚度为2~2.2μm。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，在parylene层上甩4-6μm 的正胶并图形化，溅射ito，采用lift-off工艺去光刻胶，构成ito布线层。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，空穴传输层材料为pedot：pss；刮涂参数为：刮涂高度120μm，刮涂速度8mm/s，基底温度35℃。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，功能层材料为双(4,6-二氟苯基吡啶-n,c2')吡啶甲酰合铱flrpic；刮涂参数为：刮涂高度40μm，刮涂速度10mm/s，基底温度40℃。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，电子传输层材料为1,3,5-三(1-苯基-1h-苯并咪唑-2-基)苯tpbi；刮涂参数为：刮涂高度40μm，刮涂速度15mm/s，基底温度40℃。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，缓冲层材料为1,3,5-三(1-苯基-1h-苯并咪唑-2-基)苯tpbi所述的刮涂参数为刮涂高度40μm，刮涂速度15mm/s，基底温度40℃。8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（4）中，采用压电喷墨印刷技术，喷墨打印参数为：电压为20v~23v，基底温度为常温；喷墨打印结束后在120℃~140℃的温度下进行热处理，形成喷墨打印布线层。9.一种根据权利要求1-8之一所述的制备方法制得的oled光神经接口。

技术总结
本发明公开一种基于印刷电子技术的OLED光神经接口及其制备方法，包括：沉积parylene、磁控溅射ITO，刮涂空穴传输层、功能层、电子传输层、缓冲层，使用喷墨打印技术制备银线路、沉积parylene封装、暴露接口等，制备获得柔性OLED光神经接口器件。本发明将印刷电子技术应用于光神经接口器件的制备，有助于高效制备柔性光神经接口器件。性光神经接口器件。性光神经接口器件。


技术研发人员：康晓洋 刘鲁生 王爱萍 张静 王君孔帅
受保护的技术使用者：复旦大学
技术研发日：2022.02.28
技术公布日：2022/6/10