Laser Thermal Processing of Nanoparticle Inks on ...

Laser Thermal Processing of Nanoparticle Inks on Flexible Substrates for Biological Sensing Michael H. Willemann, Michael O. Thompson Department of Materials Science and Engineering,  Cornell University

Introduction High performance electronics compatible with biological systems Current Challenges: • • • •

Organic monomers generally incompatible with in‐vivo applications  Degradation in adverse environments, resulting in short lifetimes. Low to moderate performance (μ 100 nm/min Green films over 300 nm thick with RMS roughness 1600oC possible Scanning  • Control of thermodynamics and  Anneal kinetics with time scales over six  orders of magnitude  in time CO2 laser annealing

200

0.1

• Explored a novel nanoparticle deposition method compatible with roll‐to‐ roll processes • Demonstrated a two‐step transient laser annealing process for  nanoparticle inks, consisting of a calcining step and high‐temperature  sintering step • Fabricated electrically conductive ZnO thin films from a nanoparticle  precursor 

Future Work

0.01 200

225

250

Excimer Fluence (mJ/cm2) 

300

• Expand sintering conditions to optimize electronic properties • Fabricate  TFTs on flexible substrates and characterize their performance