專利名稱：傳熱介質(zhì)以及使用該傳熱介質(zhì)的傳熱方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及一種傳熱介質(zhì)以及4吏用該傳熱介質(zhì)的傳熱方法。
背景技術(shù)：
通過施加熱使得形成在玻璃或塑料基底上的膜交聯(lián)、有序、塑化或者晶 化。然而，由于膜和玻璃或塑料基底之間的膨脹不同，經(jīng)常發(fā)生玻璃基底開 裂或者塑料基底變形。具體地，由于發(fā)生基底的不均勻收縮，所以難以將使 用高溫的燒結(jié)工藝應(yīng)用于塑料基底。
此外，作為示例，氧化鈦(Ti02),即，在光電(PV)電池中使用的透 明多孔電極材料，應(yīng)當(dāng)在470。C燒結(jié)。因此，不能容易地將塑料材料用作光 電電〉也的基底。

發(fā)明內(nèi)容
這里公開的是一種方法，其中，傳熱介質(zhì)的納米粒子可以被設(shè)置到目標(biāo) 裝置上，從而將熱傳遞到目標(biāo)裝置。此外，在該方法中，可以將納米粒子作 為掩膜施加到紅外透明膜，將熱量傳遞到目標(biāo)裝置的特定部分，從而獲得傳 熱效果，而不會在裝置中留下不必要的生熱材料。
換句話說，通過使用由納米粒子中的表面等離子體效應(yīng)產(chǎn)生的熱量，可 以使由于熱膨脹不同而在與另一材料接觸時產(chǎn)生斷裂或變形最小化。這種斷 裂和變型的減少對涉及塑料裝置的退火或燒結(jié)工藝中尤其有用。
這里公開了 一種傳熱介質(zhì)以及使用所述傳熱介質(zhì)的傳熱方法。通過吸收 可見范圍或近紅外(NIR)范圍內(nèi)的光來傳遞熱量。施加到膜上的多個納米 粒子通過表面等離子體共振效應(yīng)吸收光并產(chǎn)生熱量。
當(dāng)納米粒子被施加到目標(biāo)對象上時，可通過蝕刻來去除所述粒子。當(dāng)在
需要熱傳遞的目標(biāo)對象上設(shè)置涂敷有納米粒子的透明膜作為掩膜，然后將該 透明膜暴露給紅外光線時，熱量被傳遞到涂敷的納米粒子下面的目標(biāo)對象的 特定部分上。這種技術(shù)對制造塑料裝置非常有用。
在一個實施例中，提供了一種傳熱介質(zhì)，所述傳熱介質(zhì)包括含有多個納 米粒子的膜，所述納米粒子吸收入射到膜上的光，從而將熱量傳遞到目標(biāo)對 象上。
在另一實施例中，提供了一種使用所述傳熱介質(zhì)的傳熱方法，所述方法
包括如下步驟形成包括多個納米粒子的膜；將所述膜暴露給光；通過納米 粒子吸收入射到膜上的光將熱量傳遞到目標(biāo)對象。
這里，納米粒子可被直接施加到目標(biāo)對象上或者施加到中間層上。此外， 納米粒子可被施加到透明膜上，從而在所述膜被設(shè)置在目標(biāo)對象上時用作掩膜。
在使用上述構(gòu)造的傳熱處理中，可以改變納米粒子的布置，從而將熱量 傳遞到與所述布置相應(yīng)的特定部分上。這里，所述膜可以暴露給可見范圍內(nèi) 或NIR范圍內(nèi)的光。
在實施例中，透明膜是紅外(IR)透明膜，納米粒子是金、銅、銀、鈦、 鋁、釔、柏、銠、銥、鐵、鴒、鎳或者它們的組合。
在另一實施例中，當(dāng)納米粒子被施加到目標(biāo)對象時，可通過蝕刻去除所 述粒子，當(dāng)納米粒子涂敷在其上的透明膜作為掩膜被設(shè)置在需要傳熱的目標(biāo) 對象上，然后暴露給紅外光線時，熱量被傳遞到涂^:的納米粒子下面的目標(biāo) 對象的特定部分上。
這種傳熱介質(zhì)可用于使塑料上的有機(jī)膜退火的工藝中。例如，可以用于 有機(jī)薄膜晶體管(OTFT)中的溝道材料和電介質(zhì)(200。C的交聯(lián)工藝)的半 導(dǎo)體膜(130。C的重排工藝)中。此外，可用于塑料上的無機(jī)膜，例如，ZnO 膜(ZnOTFT的溝道材料)的晶化工藝(200°C)和Si膜(SiFT的溝道材料) 的晶化工藝(350°C)中。公開了一種包括基底和涂敷在基底上的納米粒子的 傳熱介質(zhì)，其中，納米粒子在光照射到其上時產(chǎn)生熱量。在所述納米粒子中 發(fā)生表面等離子體共振。所述光在可見范圍內(nèi)或NIR范圍內(nèi)。納米粒子由金、 銅、銀、鈦、鋁、釔、鉬、銠、銥、鐵、鴒、鎳或者它們的混合物形成。
公開了一種加熱對象的方法，所述方法包括如下步驟將納米粒子暴露 給光以產(chǎn)生熱量；將熱量傳遞給將被加熱的對象。所述熱量是在納米粒子中 由于表面等離子體效應(yīng)產(chǎn)生的。所述光處于可見范圍或NIR范圍內(nèi)。


通過下面結(jié)合附圖進(jìn)行的描述，公開的實施例的上述和其它方面、特點(diǎn)
和優(yōu)點(diǎn)將會變得更清楚，其中
圖1是示出涂敷到紅外透明膜上的納米粒子的示圖2A是示出包括金的納米粒子的形狀的示圖2B是示出圖2A的納米粒子的UV-Vis-NIR吸收光譜的示圖3是示出當(dāng)暴露到2W的800nm激光時基底的溫度輪廓的曲線圖4是示出當(dāng)暴露到12W的800nm激光時基底的溫度輪廓的曲線圖5是示出應(yīng)用于光電電池的傳熱介質(zhì)的例子的示圖6是示出應(yīng)用于使用塑料基底的裝置的退火工藝的傳熱介質(zhì)的例子的示圖。
具體實施方式
下面，將詳細(xì)地描述本發(fā)明的示例性實施例。
應(yīng)該理解的是，當(dāng)一個元件被稱為位于另一元件"之上"時，該元件可 以直接位于另一元件之上，或者存在中間元件。相反，當(dāng)一個元件被稱為"設(shè) 置在"或者"形成在"另一元件"上"時，應(yīng)該理解為，該元件至少部分地 與另一元件接觸，除非另有說明。
這里使用的術(shù)語僅為了描述特定實施例的目的，而不意圖限制本發(fā)明。 如這里所使用的，除非上下文明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復(fù)數(shù)形式。 術(shù)語"第一"、"第二，，等的使用不是意味著任何特殊的順序，而是用來標(biāo)識 單個元件。還應(yīng)該理解的是，當(dāng)在本說明書中4吏用術(shù)語"包含"時，說明存 在所列出的特征、區(qū)域、整體、步驟、操作、元件和/或組件，但不排除存在 或附加一個或多個其它特征、區(qū)域、整體、步驟、操作、元件、組件和/或其 組合。
除非另有定義，否則這里使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科技術(shù)語) 具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通^^支術(shù)人員所通常理解的意思相同的意思。還應(yīng) 該理解，除非這里明確定義，否則術(shù)語(例如在通用的字典中定義的術(shù)語) 應(yīng)該被解釋為具有與相關(guān)領(lǐng)域和本公開的上下文中它們的意思相同的意思，
而不是理想地或者過于正式地解釋它們的意思。
在附圖中，相同的標(biāo)號表示相同的元件，為了清楚起見，層和區(qū)的厚度 被夸大了 。
圖1是示出涂敷在紅外透明膜上的納米粒子的示圖。如圖l所示，多個 納米粒子ll被施加到基底(如紅外透明膜IO)上?；撞幌抻诩t外透明膜， 而是可以包括任何材料，只要它們能夠傳遞由納米粒子產(chǎn)生的熱即可。紅外 透明膜IO可包括塑料或玻璃。膜10還可以透射可見光。納米粒子用作掩膜， 用于在裝置(例如光電電池)的制造過程中傳熱。
即，當(dāng)涂敷有納米粒子的透明膜暴露給可見范圍(regime)或NIR范圍 中的光時，納米粒子11吸收所述光并通過表面等離子共振效應(yīng)(surface Plasmon resonance effect)產(chǎn)生紅外范圍內(nèi)的熱量(IR熱量)，并將所述熱量 傳遞到將被加熱的目標(biāo)物體。由于金屬和電介質(zhì)(如空氣或水)之間的電荷 密度差，表面等離子體共振效應(yīng)發(fā)生在金屬表面和電介質(zhì)之間的邊界處。施 加到紅外透明膜IO上的包括納米粒子11的傳熱介質(zhì)可以應(yīng)用于熱處理，如 在紅外透明膜中使用的塑料基底或玻璃基底的燒結(jié)工藝、退火工藝、晶化工 藝等。
圖2A是示出包含金的納米粒子的形狀的示圖。在實施例中，由金形成 的納米粒子可以被施加到紅外透明膜。如圖2A中所示，納米粒子具有基本 上均勻的尺寸?？梢愿淖兗{米粒子的尺寸來控制傳熱。
圖2A示出了金納米粒子，但是納米粒子可以由其它材料形成，例如， 銅(Cu)、銀(Ag)、鈦(Ti)、鋁(Al)、 4巴(Pd)、柏(Pt)、 Rh (銠)、銥 (Ir)、鐵(Fe)、鴒(W)、鎳(Ni)或者它們的混合物。
在實施例中，涂敷在紅外透明膜上的納米粒子可以被圖案化，使得生熱 和傳熱局限于某一區(qū)域，從而使熱量僅被傳遞到將被加熱的對象的被選部分。 即，納米粒子被施加到紅外透明膜的整個表面或期望傳熱的被選部分上，從
而在整個表面或者4又僅在被選部分上執(zhí)行傳熱。
圖2B示出了圖2A中的金納米粒子分散在其中的水溶液的UV-Vis-NIR 吸收光i普，參照圖2B，最大吸收率發(fā)生在大約800nm的波長處。根據(jù)入射到 傳熱介質(zhì)上的光的波長，可通過改變納米粒子的尺寸來控制傳熱。
圖2A和2B中使用的金納米粒子具有10nm的直徑和60nm的長度，并 且在大約800nm的波長具有最大吸收率。因此，如果用800nm波長的激光照
射，則金納米粒子吸收光，從而產(chǎn)生紅外熱量。
圖3是示出玻璃基底暴露給2W的800nm激光時的時間-溫度輪廓的曲線 圖。即，圖3中的曲線b是涂敷有金納米粒子的玻璃基底暴露給2W的800nm 的激光時的溫度輪廓。從圖3可以看出，在大約50秒時，溫度上升至大約 UO。C。相反，對在玻璃基底上未涂敷金納米粒子的曲線，基底的溫度沒有經(jīng) 歷任何實質(zhì)的上升。
圖4是示出當(dāng)玻璃基底暴露給12W的800nm的激光時的溫度輪廓的曲 線圖。即，曲線b是涂敷有金納米粒子的玻璃基底暴露給12W的800nm的 激光時的溫度輪廓。從圖4可以看出，在大約4秒時溫度上升至大約400。C。 相反，對于未涂敷金納米粒子的曲線a，基底溫度基本上沒有升高。
從圖3和圖4的曲線圖可以看出，由于金納米粒子吸收入射到納米粒子 上的光，即，表面等離子體效應(yīng)發(fā)生在金納米粒子中，所以金納米粒子起傳 熱介質(zhì)的作用。此外，還可以看出，當(dāng)激光的強(qiáng)度從2W增加到12W時，即 使是相同的波長800nm，也在較短的時間段內(nèi)出現(xiàn)溫度提升。
圖5是示出應(yīng)用于光電電池的傳熱介質(zhì)的例子的示圖。如圖5中所示， 涂敷有納米粒子51的紅外透明膜50作為掩膜被定位在涂敷有在光電電池中 使用的氧化鈦(Ti02)漿料53的塑料基底52上。當(dāng)暴露給紅外激光時，由 于等離子體效應(yīng)，納米粒子產(chǎn)生熱量，該熱量通過透明膜50被傳遞到氧化鈦 漿料53從而燒結(jié)氧化鈦漿料53。因此，在光電電池中使用的二氧化鈦可以 被燒結(jié)，而不會導(dǎo)致塑料基底52變形。
圖6是示出應(yīng)用于具有塑料基底的裝置的退火工藝的傳熱介質(zhì)的例子的 示圖。如圖6中所示，在塑料基底62上定位傳熱介質(zhì)作為掩膜，所述傳熱介 質(zhì)由紅外透明膜60形成，所述紅外透明膜60具有選4奪地設(shè)置在其上的納米 粒子61。當(dāng)暴露給紅外激光時，選擇性地涂敷的納米粒子61通過表面等離 子體效應(yīng)產(chǎn)生熱量，所述熱量被傳遞到位于塑料基底62上的材料的被選部分 63上，所述材料位于紅外透明膜60的下面。透明膜60的未涂敷納米粒子的 剩余部分允許紅外光線穿過，從而不被加熱，因此，對塑料基底62沒有熱影 響。
即，如上所述，納米粒子可以以圖案化的形式^C選4奪性地涂敷到透明膜 上。因此，當(dāng)被光(如紅外光線)照射時，涂敷有納米粒子的圖案可以被選 擇性地加熱，并且熱量通過透明膜傳遞以對與圖案對應(yīng)的對象進(jìn)行選擇性地
熱處理。除了圖案之外的剩余部分由于不存在納米粒子而使所述光通過因此 不被加熱。在該實施例中，可以使用熱處理來促進(jìn)燒結(jié)工藝、退火工藝、晶 化工藝等。在實施例中，納米粒子可以被直接涂敷到將被處理的目標(biāo)對象上， 例如，以圖案化的形式直接涂敷到玻璃或塑料基底上?？梢允褂梦g刻工藝等 來去除涂敷的納米粒子。
盡管已經(jīng)參照本發(fā)明的示例性實施例示出和描述了實施例，但是，本領(lǐng) 域的普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以 作出形式和細(xì)節(jié)上的各種改變，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求限定。 此外，在實質(zhì)上不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以對本發(fā)明的教導(dǎo)作出很 多修改以適應(yīng)于特定情況或材料。因此，應(yīng)該理解的是，本發(fā)明不限于這里 為了執(zhí)行本發(fā)明而作為最佳實施方式公開的特定實施例，相反，本發(fā)明將包 括落入權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有實施例。此外，使用的術(shù)語"第一"、"第二" 等，并不表示任何順序或重要性，相反，這些術(shù)語"第一"、"第二"等是用 于使一個元件區(qū)分于另一個元件。此外，單數(shù)形式的術(shù)語的使用并不表示對 數(shù)量的限制，而是表示存在至少一個所表示的項。
權(quán)利要求
1、一種用于目標(biāo)對象的傳熱介質(zhì)，包括:膜，所述膜包括多個納米粒子，其中納米粒子有效地吸收入射到膜上的光，所述膜用于將由于光的吸收而產(chǎn)生的熱量傳遞到目標(biāo)對象。
2、 如權(quán)利要求1所述的傳熱介質(zhì) 象上。
3、 如權(quán)利要求2所述的傳熱介質(zhì) 對象上去除納米粒子。
4、 如權(quán)利要求1所述的傳熱介質(zhì) 的中間層上。
5、 如權(quán)利要求1所述的傳熱介質(zhì)，其中，所述膜被設(shè)置在紅外透明膜上。
6、 如權(quán)利要求1所述的傳熱介質(zhì)，其中，納米粒子是金、銅、銀、鈦、 鋁、把、鉬、銠、銥、鐵、鴒、鎳或者它們的組合。
7、 如權(quán)利要求1所述的傳熱介質(zhì)，其中，納米粒子按照圖案布置，從而 將熱量傳遞到與圖案相應(yīng)的特定部分。
8、 如權(quán)利要求1所述的傳熱介質(zhì)，其中，根據(jù)入射光的波長調(diào)整納米粒 子的尺寸來控制傳熱，從而使得在特定波長吸收率具有最大值。
9、 如權(quán)利要求1所述的傳熱介質(zhì)，其中，入射到膜上的光處于可見范圍 或NIR范圍。
10、 如權(quán)利要求1所述的傳熱介質(zhì)，其中，所述傳熱介質(zhì)用于施加到塑 料基底或玻璃基底的膜的退火工藝中，所述膜設(shè)置在塑料基底上或玻璃基底 上。
11、 如權(quán)利要求IO所述的傳熱介質(zhì)，其中，施加到塑料基底或玻璃基底 的膜包括有機(jī)材料、金屬、碳或無機(jī)材料。
12、 如權(quán)利要求10所述的傳熱介質(zhì)，其中，塑料基底涂敷有氧化鈦漿料。
13、 一種使用如權(quán)利要求1所述的傳熱介質(zhì)的傳熱方法。
14、 一種用于對象目標(biāo)的傳熱方法，所述方法包括如下步驟 形成包括多個納米粒子的膜；將所述膜暴露給光；將熱量傳遞到目標(biāo)對象，所述熱量是由于納米粒子吸收入射的光而產(chǎn)生，其中，納米粒子被直接施加到目標(biāo)對 ,其中，在傳熱之后，通過蝕刻從目標(biāo) ,其中，納米粒子凈皮施加到目標(biāo)對象上 的。
15、 如權(quán)利要求14所述的傳熱方法，其中，在形成包括多個納米粒子的 膜的工藝中，納米粒子被直接施加到目標(biāo)對象上以形成所述膜。
16、 如權(quán)利要求15所述的傳熱方法，還包括在傳熱之后通過蝕刻從目 標(biāo)對象上去除納米粒子。
17、 如權(quán)利要求14所述的傳熱方法，其中，在形成包括多個納米粒子的 膜的工藝中，納米粒子被施加到目標(biāo)對象上的中間層上，以形成所述膜。
18、 如權(quán)利要求14所述的傳熱方法，其中，在形成包括多個納米粒子的 膜的工藝中，所述膜被設(shè)置在紅外透明膜上。
19、 如權(quán)利要求14所述的傳熱方法，其中，在形成包括多個納米粒子的 膜的工藝中，納米粒子是金、銅、銀、鈦、鋁、4巴、鉑、銠、銥、鐵、鎢、 鎳或者它們的組合。
20、 如權(quán)利要求14所述的傳熱方法，其中，在形成包括多個納米粒子的 膜的工藝中，納米粒子按照圖案布置，從而將熱量傳遞到目標(biāo)對象的與所述 圖案相應(yīng)的特定部分。
21、 如權(quán)利要求14所述的傳熱方法，其中，在形成包括多個納米粒子的 膜的工藝中，通過調(diào)整納米粒子的尺寸的方式來控制傳熱，從而在特定的波 長吸收率具有最大值。
22、 如權(quán)利要求14所述的傳熱方法，其中，在將所述膜暴露給光的步驟 中，所述入射光在可見范圍內(nèi)或者在NIR范圍內(nèi)。
23、 如權(quán)利要求14所述的傳熱方法，其中，在施加到塑料或玻璃基底的
24、 如權(quán)利要求23所述的傳熱方法，其中，施加到塑料或玻璃基底的膜 包括有機(jī)材料、金屬、碳或無機(jī)材料。
25、 如權(quán)利要求23所述的傳熱方法，其中，所述塑料基底涂敷有在光電 電池中使用的氧化鈦漿料。
全文摘要
公開了一種傳熱介質(zhì)以及使用該傳熱介質(zhì)的傳熱方法。傳熱介質(zhì)包括涂敷有多個納米粒子的透光基底。所述納米粒子吸收入射到其上的光從而產(chǎn)生熱量，所述熱量被傳遞到將被加熱的目標(biāo)對象。納米粒子可以被施加到目標(biāo)對象上。加熱后，通過蝕刻去除所述粒子。納米粒子可以被選擇性地施加到透光基底上或者直接施加到將被加熱的目標(biāo)對象上，從而使局部生熱，因此加熱目標(biāo)對象的被選部分。
文檔編號H01L21/00GK101381597SQ200810129249
公開日2009年3月11日 申請日期2008年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月7日
發(fā)明者尹善美, 崔在榮, 樸鐘勉, 李廷健, 申鉉振 申請人:三星電子株式會社