溶液法制备薄膜-狭缝涂布的基本原理及操作教程

狭缝涂布最大的优势是在该技术中，湿态薄膜的厚度，溶液的液流速率，基底相对于涂布头的移动速度，它们三者之间关系比较简单。此外，它还能实现沉积较大面积的超均匀薄膜。例如Ossila的狭缝涂布机能实现在米级别的薄膜中，整体厚度变化小于5%，以及在100mm长的薄膜中，厚度变化小于50μm，即变化小于0.05%。

狭缝涂布也是能够沉积超薄薄膜的方法之一。它比旋涂和浸涂更好的地方在于，它可以和类似卷对卷，片对片工艺结合，实现规模化薄膜制备。

该技术能提供大范围，宽度和长度两个维度均可，的高质量薄膜沉积，而且沉积薄膜的厚度从纳米到微米可调。而且，它所使用的溶液类型和粘度范围也较广，其中沉积速率亦可调节，可从几厘米每秒调节到几米每秒。

引言：

本部分会详细介绍狭缝涂布的概念，解释狭缝涂布机的运行原理，会解释湿态薄膜是如何形成。本文会提供一些实用的小技巧，以及进行狭缝涂布时需要考虑的各方面因素。之后还会介绍该技术可应用的材料范围及相关应用实例。最后，讨论通过观察沉积过程中的缺陷，如何去提升本技术，去实现更加稳定的沉积过程。通过观察得知处理缺陷的窗口期，调节相关沉积参数，反馈回实现操作过程，最终实现减少薄膜缺陷状态的目的。

狭缝涂布总览：

狭缝涂布是预计量（pre-metered）印刷技术家庭中的一员大将。对于预计量的沉积技术，最终薄膜的厚度主要取决于溶液通过该系统向基底转移的速率。相对于其他的方法，预计量使得湿态薄膜状态测定具有理论支撑。

狭缝涂布相对于其他的卷对卷技术，其具有更加明确的加工窗口（参数调节范围明确），因此，该方法在那些希望将实验室技术转向大规模生产的研究人员中非常受欢迎，例如那些关注聚合物，钙钛矿光伏，有机发光二极管，量子点，光子结构及其他领域的研究人员，希望通过狭缝涂布的方式验证他们在实验中的材料或者器件规模化制备的可行性。

尽管，狭缝涂布优势甚多，它也是要比其他的沉积方式复杂的多，而且沉积薄膜的品质对实验参数非常的敏感。因此，要想基于它制备高品质的薄膜，多种因素都需要慎重考虑。

视频1，狭缝涂布的快速教程

1、将垫片放入涂布头两半的中间。对于高粘度的溶液，可以多放几片垫片。通过在涂布头四角拧螺丝的方式，将两半的涂布头拧紧。通过涂布头正面上方的螺丝将其固定在移动平台上。

2、涂布头固定后，将卢尔锁（Luer lock）配适器安装在涂布头上（溶液供应通道系统），在通过架子将胶管固定，增加装置安全和稳定性。

3、插入电源，打开机器。在菜单里设置实验温度，其中会显示当前温度和设定温度。

4、先将涂布头抬升至不靠近基底后，再将其移动至初始位置，进行归零操作。之后，在将涂布头部分移动回基地表面区域。通过平台后方的测量轮，调节涂布头的水平位置。调节平台前方的滚轴，将平台调节至尽量水平。

5、设置到自动沉积模式，其中能调节注入泵的速率，移动速率以及移动距离。

6、溶液转移到基底的速率决定湿态薄膜厚度的重要参数。其中，可以通过多步操作，可降低初始区域和拖尾区域的缺陷。

7、可以通过返回键将平台返回初始位置，随后将基底放置在平台上方。通过调节装置最上方的旋钮，将涂布头的高度下降到接近基底的位置。根据想要制备薄膜的厚度，溶液的性质以及液流的速率，调节涂布头和基底之间的间距到适当的位置。

8、将注射针管内装满溶液，并放置于注射泵中，将针管活塞恰在其中。再将胶管和针口连接，并通过设定中注入少量的溶液，开始溶液预注入，直到涂布头和基底之间形成弯液面为止。

9、按压开始按钮，开始印刷。等待机器运行后，湿态薄膜便沉积在基底上。湿态薄膜可以放置在平台上，等待其干燥。或者取下来放置在各种环境中干燥。然后，继续下一片制备。