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在许多功能材料中，为了使性能更加优化，提高膜厚度是一个关键目标，但对于传统的沉积方式而言，同时实现大面积和低成本的功能薄膜是一个具有挑战性的过程。大多数电力高温超导（HTS）应用需要更厚的薄膜，至少在1μm的范围内。化学溶液沉积（CSD）方法制备YBCO薄膜的方法是通过多次沉积和热解循环进行厚度增加，但此工艺繁琐，而且会导致界面相分离，影响薄膜的质量。因此，寻找一种能够在单次CSD中增加膜厚的方法具有重要意义。

喷墨打印（IJP）是一种具有很高潜力的沉积方法，可以满足大规模的要求，也可以满足图案化薄膜以及组合和高通量实验方法的需求。巴塞罗那材料研究所的研究团队使用MicroFab喷墨打印技术（MJ-AB-01-60）进行按需喷墨（DOD）沉积，通过优化沉积条件和设计金属有机低氟墨水，实现了避免液体运动的策略；同时，在光固化清漆的帮助下，通过紫外光照射来维持液体的固定；此外，通过优化热解过程，实现了非常好的膜厚和成分均匀性；通过单次沉积制备的最终薄膜厚度超过了1μm。如图1所示。

▲ 图1 （a）通过修改PZT触发参数，可以获得160~350μm范围内的沉积直径的典型液滴。（b）OM图像，研究液滴合并形成墨水线条。在所 有情况下，线之间的Y间距保持在1000μm，而X间距则在500~50μm之间变化，如图所示。

优化油墨沉积的除了需要调整溶液外还涉及通过改变液滴间距来安排液滴重叠，在X轴步距为50~500μm，Y轴步距为50~1000μm的范围进行调整。液滴是通过非对称双极方波生成的，通过调整脉冲长度和电压宽度来控制液滴的体积和频率。液滴形成过程通过频闪相机控制，使用LabVIEW软件计算液滴体积。图2为液滴体积为65pL的状态下进行Y轴不同间距条件打印的结果。

▲ 图2 OM图像显示（a）使用油墨4+V6.6%V/V，在X方向上以50μm的液滴间距，得到了连续而清晰的线条；（b）上使用相同的油墨，在Y方向上以50μm的液滴间距，形成了均匀的膜。

通过透射电子显微镜观察发现，选择高沸点温度的溶剂以减少溶剂在沉积过程中的蒸发是成功的策略。此外，适度增加与衬底的接触角有助于固定液体，并可以通过添加可光固化的聚丙烯酸酯基清漆进一步增强。通过紫外线灯固化工艺，可以优化厚度均匀性。在测试和优化油墨成分后，可以对DOD（Drop on Demand）沉积方案进行系统分析以达到预期的薄膜厚度和均匀性。在热解过程中，薄膜表现出严重的收缩，可能导致薄膜不稳定。通过适当的热处理方法，可以获得具有记录值的均匀薄膜，最后，经过热解的均匀厚膜通过高温结晶转化为具有高质量的外延结构的YBCO膜，通过喷墨打印（IJP）方法制备的纯净材料和纳米复合材料的YBCO膜显示出较高的临界电流。研究表明经过优化的IJP方法可以作为制备具有功能性厚膜的有吸引力的工具。如图3、4所示。

▲ 图3 通过FIB获得的YBa2Cu3O7热解膜的截面SEM图像。预期最终膜厚为1 μm。衬底为LaAlO3单晶（a）用油墨2制备的膜，在350℃下热解，膜厚2.3μm；（b）用油墨4+V6.6%V/V制备的膜，在500℃下热解，膜厚1.6μm。注意，第二层膜的孔隙率降低了。

▲ 图4 （a,b）热解后的IJP YBa2Cu3O7膜(10 × 10 mm ) 的OM图像，以及生长后YBa2Cu3O7膜蚀刻部分的相应轮廓扫描图。图像（a）对应最终膜厚在1.1μm以上的单次沉积。图（b）对应第二次沉积后的膜，生长后的最终膜厚在1.6μm以上。

研究发现了使用喷墨打印（IJP）方法单次沉积制备微米厚的YBCO薄膜的潜力，通过优化沉积和热解过程，以及选择适当的墨水组合，可以实现高质量的YBCO薄膜和纳米复合薄膜的制备。IJP在优化后，可以作为一种非常有吸引力的工具来制备高性能功能厚膜。