CN102428205B - 用于有机蒸汽喷射印刷的喷嘴几何形状 - Google Patents

Abstract

本发明提供第一器件。该器件包括打印头。该打印头还包括第一喷嘴，该第一喷嘴气密地密封到第一气体源上。第一喷嘴具有孔眼，该孔眼在与第一喷嘴的流动方向相垂直的方向上，具有0.5至500微米的最小尺寸。在从孔眼到第一喷嘴中的一定距离处——该一定距离是第一喷嘴的孔眼的最小尺寸的5倍，与流动方向相垂直的最小尺寸是第一喷嘴的孔眼的最小尺寸的至少两倍。

Description

用于有机蒸汽喷射印刷的喷嘴几何形状

本发明要求对于如下申请的优先权和其好处：美国临时申请No.61/211,002，标题为Compact OVJP Print Head，在2009年3月25日提交；和美国非临时申请No.12/729448，标题为Nozzle Geometryfor Organic Vapor Jet Printing，在2010年3月23日提交。

本发明在由能源部授予的DE-FC26-04NT42273下借助于政府支持而形成。政府在本发明中具有一定权利。

要求保护的发明通过以对于联合大学合作研究协议的如下各方的一方或多方的名义、和/或与其一方或多方一道而形成：Regents of theUniversity of Michigan、Princeton University、The University ofSouthern California、及the Universal Display Corporation。协议在形成要求保护的发明的日期和之前生效，并且要求保护的发明作为在协议范围内承担的活动的结果而形成。

技术领域

本发明涉及有机材料通过打印头的沉积。

背景技术

利用有机材料的光电器件由于多个原因正在日益成为所希望的。为制成这样的器件使用的多种材料比较便宜，所以有机光电器件因为优于无机器件的成本优点而具有潜力。另外，有机材料的固有性质，如它们的柔软性，可以使它们良好地适于一些具体用途，如在柔性基片上的构造。有机光电器件的例子包括有机发光器件(OLED)、有机光电晶体管、有机光生伏打电池、及有机光电探测器。

关于OLED的更多细节可在美国专利No.7,279,704中找到，该美国专利通过参考全部包括在这里。

为构造有机器件使用的沉积有机材料的各种方式是已知的，如真空热蒸发、溶液处理、有机蒸汽相沉积、及有机蒸汽喷射印刷。

发明内容

本发明的某些方面涉及对于有机蒸汽喷射印刷有用的喷嘴几何形状。

在一个实施例中，提供第一器件。该器件包括打印头。该打印头还包括第一喷嘴，该第一喷嘴气密地密封到第一气体源上。第一喷嘴具有孔眼，该孔眼在与第一喷嘴的流动方向相垂直的方向上，具有0.5至500微米的最小尺寸。在从孔眼到第一喷嘴中的一定距离处——该一定距离是第一喷嘴的孔眼的最小尺寸的5倍，与流动方向相垂直的最小尺寸是第一喷嘴的孔眼的最小尺寸的至少两倍。

打印头可以包括多个第一喷嘴，这些第一喷嘴气密地密封到第一气体源上。

打印头可以包括第二喷嘴，该第二喷嘴气密地密封到第二气体源上，该第二气体源与第一气体源不同。第二喷嘴具有孔眼，该孔眼在与第二喷嘴的流动方向相垂直的方向上，具有0.5至500微米的最小尺寸。在从孔眼到第二喷嘴中的一定距离处——该一定距离是第二喷嘴的孔眼的最小尺寸的5倍，与流动方向相垂直的最小尺寸是第二喷嘴的孔眼的最小尺寸的至少两倍。

打印头可以包括第三喷嘴，该第三喷嘴气密地密封到第三气体源上，该第三气体源与第一和第二气体源不同。第三喷嘴具有孔眼，该孔眼在与第三喷嘴的流动方向相垂直的方向上，具有0.5至500微米的最小尺寸。在从孔眼到第三喷嘴中的一定距离处——该一定距离是第三喷嘴的孔眼的最小尺寸的5倍，与流动方向相垂直的最小尺寸是第三喷嘴的孔眼的最小尺寸的至少两倍。

打印头可以包括：多个第一喷嘴，所述多个第一喷嘴气密地密封到第一气体源上；多个第二喷嘴，所述多个第二喷嘴气密地密封到第二气体源上；及/或多个第三喷嘴，所述多个第三喷嘴气密地密封到第三气体源上。

有多种不同方式使得喷嘴可以符合上文中论述的几何考虑。第一喷嘴从孔眼到自该孔眼到第一喷嘴中延伸一段距离处可以具有恒定横截面，该一段距离是第一喷嘴的孔眼的最小尺寸的2倍。对于在第一喷嘴的孔眼的最小尺寸的零至2倍的范围中的各个距离，在与第一喷嘴的流动方向相垂直的方向上的第一喷嘴的最小尺寸可以随着离第一喷嘴的孔眼的距离增大而连续地增大。对于在第一喷嘴的孔眼的最小尺寸的零至2倍的范围中的各个距离，在与第一喷嘴的流动方向相垂直的方向上的第一喷嘴的最小尺寸可以随着离第一喷嘴的孔眼的距离增大而线性地增大。

喷嘴可以由各种材料形成。硅是特别优选的。金属和陶瓷也是优选的。

对于第一喷嘴的孔眼在与第一喷嘴的流动方向相垂直的方向上的最小尺寸的优选范围，包括100至500微米、20至100微米，以及0.5至20微米。

用于与第一喷嘴的流动方向相垂直的第一喷嘴横截面的优选形状包括圆形和矩形。

第一器件可以与多个气体流一起使用，这些气体流可以携带不同的有机材料。第一器件优选地包括第一和第二气体源、和隔热板，该隔热板布置在打印头与第一气体源和第二气体源之间。优选地，为打印头、第一气体源以及第二气体源中的每一个提供能够独立地控制的热源。

第一器件可以与一些气体流一起使用，这些气体流可以在每个气体流中携带多种有机材料，其中，不同有机材料可以在不同腔室中升华，这些不同腔室具有独立的温度控制。优选地，第一气体源包括第一升华腔室和第二升华腔室。第一气体源可以借助于隔热板而与打印头隔开，该隔热板布置在打印头与第一气体源之间。可以为打印头、第一升华腔室及第二升华腔室中的每一个提供能够独立地控制的热源。

第一器件可以用来从第一喷嘴以及其它喷嘴喷出气体射流。

在第一器件正在用来从喷嘴喷出气体射流的同时，在打印头和第一、第二和/或第三气体源处，可以保持不同的并且能够独立地控制的温度。在一个实施例中，由第一气体源提供的气体包括第一有机材料，该第一有机材料具有第一升华温度，由第二气体源提供的气体包括第二有机材料，该第二有机材料具有第二升华温度，该第二升华温度与第一有机材料的升华温度相差至少10摄氏度。

本发明的某些方面涉及可以用于有机蒸汽喷射印刷的显微流体打印头。

在一个实施例中，提供第一器件。第一器件包括打印头以及第一气体源，该第一气体源气密地密封到打印头上。打印头还包括第一层，该第一层还包括多个孔眼，每个孔眼具有0.5至500微米的最小尺寸。第二层接合到第一层上。第二层包括第一通路，该第一通路与第一气体源和多个孔眼中的至少一个孔眼流体连通。第二层由隔离材料制成。

第一器件的第一层可以包括通道，该通道在第一层内在第二层的第一通路与第一层的孔眼之间提供流体连通。第一器件的第二层也可以、或代之以包括通道，该通道在第二层内在第二层的第一通路与第一层的孔眼之间提供流体连通。第一层和/或第二层还可以包括热源。

第一器件可以包括第三层，该第三层布置在第一层和第二层之间，并且接合到第一层和第二层上。第三层可以包括通道，该通道在第二层的第一通路与第一层的孔眼之间提供流体连通。第三层还可以包括热源。

多个孔眼可以与第一气体源流体连通。

第一器件还可以包括第二气体源，该第二气体源气密地密封到打印头上。第二层的第一通路可以与第一层的第一组孔眼流体连通。第二层还可以包括第二通路，该第二通路与第二气体源以及第一层的第二组孔眼流体连通。第一器件还可以包括第三气体源，该第三气体源气密地密封到打印头上。第二层还可以包括第三通路，该第三通路与第三气体源以及第一层的第三组孔眼流体连通。

气体源，如第一气体源或任何其它气体源，可以包括多个有机源。连接到不同气体源上的多个通路可以与同一孔眼流体连通，导致各气体在孔眼处混合。例如，第一通路可以与第一有机源流体连通，而第二通路可以与第二有机源流体连通。第一和第二通路都可以与第一层的第一组孔眼流体连通。打印头、第一有机源以及第二有机源各具有能够独立地控制的热源。

第一器件还可以包括：第一阀，用来控制到第一有机源的气体流动；以及第二阀，用来控制到第二有机源的气体流动。第一阀和第二阀可以与热源热隔离。

第一层优选地由硅形成。

第一层优选地使用从包括如下选项的组中选择的接合而被接合到第二层上：熔融接合、冷焊、阳极接合以及共晶接合。如果在打印头中存在另外的层，如第三层或其它层，则它们优选地使用这些类型的接合而被接合。在一个实施例中，优选的是，第一层和第二层使用阳极接合而彼此接合。在另一个实施例中，优选的是，第三层放置在第一层和第二层之间，第一层和第三层使用共晶接合或熔融接合而被接合，而第三层和第二层优选地用阳极接合而被接合。

打印头还可以包括微型机电开关，该微型机电开关适于依据开关的状态，堵塞或允许在第一通路与多个孔眼中的至少一个孔眼之间的流体连通。

至少一个孔眼可以形成在来自打印头的突起中。

打印头的厚度优选地在50与500微米之间。

附图说明

图1表示四种不同喷嘴几何形状的横截面。

图2表示在与气体流动相垂直的方向上得到的四种不同喷嘴几何形状的横截面。

图3表示OVJP打印头和支架的立体图。

图4表示打印头的分解视图。

图5表示打印头的部分的照片。

图6表示掩模的校样，该掩模包括通道和通路。

图7表示矩形喷嘴的横截面、以及喷嘴进口的扫描电子显微镜照片，该矩形喷嘴实际上被构造，该喷嘴进口蚀刻到Si中。

图8表示已完成的打印头的喷嘴侧的照片、以及喷嘴阵列802的一部分的扫描电子显微照片(SEM)和喷嘴孔眼的SEM。

图9表示模型化沉积分布。

图10表示模型化压力和温度分布。

图11表示在喷嘴阵列的回路分析中使用的模型。流体阻力被估计，并且蒸汽对于在阵列中的全部喷嘴的均匀分配被确认。

图12表示在20mm宽喷嘴附近的模型化热传递分布。

图13表示作为温度函数的晶片中心相对于外边沿的高度的曲线、以及为得到数据所使用的设备的示意图。

图14表示位移相对于电压的曲线，用于PhilTech RZ-25位移传感器在ITO目标上的校准。

图15表示用来制备用于显微构造的硅和硼硅酸盐晶片的生产流程。

图16表示用来构造打印头的Si和硼硅酸盐处理的步骤。

图17表示OVJP馈通件的分解图。

图18表示OVJP系统的构造，该OVJP系统安装有对准光学器件和高度传感器。

图19表示使用OVJP打印头画出的35nm厚的AIQ，铝三(喹啉-8-olate)线的光学显微照片。

图20表示使用OVJP打印头画出的35nm厚AIQ线的SEM图像。

图21表示使用OVJP打印头画出的35nm厚AIQ线的原子力显微照片图像。

图22表示使用OVJP打印头画出的厚材料线画出的光学显微照片和轮廓仪(profilometer)图像。

图23表示来自AIQ线的线扫描数据，这些AIQ线使用OVJP打印头画出。

图24表示使用OVJP打印头画出的线的共焦外荧光(epifluorescence)显微照片。

具体实施方式

高清晰度显示器的象素可以包括形成图案的红色、绿色以及蓝色带条，这些带条大约30μm宽。不同颜色带条的边缘可以仅分开10μm。对于有机象素，优选的是，图案具有约5μm的锐度，以避免由于过喷涂(overspray)造成的材料的无意重叠。这些尺寸对于其它有机器件也是有用的，如对于有机晶体管或其它器件。

沉积用在高清晰度显示器、或使用有机材料的其它器件中的有机材料的一种方式，是有机蒸汽喷射沉积(OVJP)。为了成为可行的显示器制造技术，优选的是，有机蒸汽喷射印刷能够喷绘具有5μm锐度的有机膜。也优选的是，OVJP过程能够同时沉积多条线。多喷嘴是同时实现多条线的沉积的一种方式。

使用Direct Simulation Monte Carlo(DSMC)技术用于30μm刻度特征的有机蒸汽喷射印刷过程的模型化已经揭示：假定20μm的喷嘴孔眼，要求喷嘴孔眼到基片间隔(nozzle aperture to substrateseparation)＜5μm以实现希望的特征锐度。这种估计由在以前OVJP研究中观察到的经验法则支持，亦即，印刷分辨率与喷嘴到基片间隔(nozzle to substrate separation)成比例。

然而，现有技术不能良好地适于生产为在基片的5μm内操作而设计的20μm喷嘴阵列。首先，具有高度公差(这些高度公差与光学平基片相一致)的喷嘴板符合希望地用于操作在这些尺寸下跨过合理数量的同时沉积的线，以提供最佳的可用高度公差。现有技术还不能良好地适于提供这样一种喷嘴板。对于多喷嘴阵列，平面度优选地保持在比较大区域上。第二，优选的是，在OVJP期间使喷嘴板保持热度，所以在高达300℃时保持其强度的材料是符合希望的。另外，热膨胀可能干扰对这些紧密公差的保持，所以抗热膨胀的、或者不因为热膨胀而变形的材料是符合希望的。最后，喷嘴-基片系统的气体动态特性表明，三维结构是优选的。

硅显微加工、或更广义地说半导体显微加工，提供了符合这些要求技术规格的方式。构造步骤可在高度抛光的晶片上进行，以消除高度变化。Si/SiO₂系统在用于有机蒸汽沉积的适用温度范围内是稳定的。硅也具有比大多数金属低得多的热膨胀系数。锥形喷嘴可使用各向异性蚀刻剂构造，并且多层结构可使用在绝热体晶片上的硅和晶片接合技术而构造。这样的技术在显微流体力学领域中已经良好地进展。显微流体力学是显微构造技术对于液体和蒸汽运输系统的应用，并且已经用在喷墨印刷的领域中。类似技术也可以应用于金属和陶瓷。

将以显微方式构造的器件与外界对接存在着另外的问题。在OVJP的情况下，在高于300℃的温度下操作的希望，造成了呈现出甚至更多的在多个其它领域中不存在的问题。OVJP系统可以具有用户可长期使用的(user serviceable)蒸汽产生系统，这意味着，有机材料被存储在既持久又宏观的结构中。这又意味着，有机蒸汽可以使用比较大孔的金属管输送到打印头。如这里描述的那样，使用良好挑选的中间材料；已经证明，可耐烘烤的(bakeable)气体紧密密封可以被设置在金属歧管与硅喷嘴板之间。

本发明的某些方面涉及对有机蒸汽喷射印刷有用的喷嘴几何形状。

在一个实施例中，提供第一器件。该器件包括打印头。该打印头还包括第一喷嘴，该第一喷嘴气密地密封到第一气体源上。第一喷嘴具有孔眼，该孔眼在与第一喷嘴的流动方向相垂直的方向上，具有0.5至500微米的最小尺寸。在从孔眼到第一喷嘴中的一定距离处——该一定距离是第一喷嘴的孔眼的最小尺寸的5倍，与流动方向相垂直的最小尺寸是第一喷嘴的孔眼的最小尺寸的至少两倍。

图1示出在以上段落中提到的尺寸、以及符合标准的某些几何形状。本申请的各个附图并非必须按比例画出。图1表示四种不同喷嘴几何形状的横截面，其中，横截面在与喷嘴中的气体流动相平行的方向上、并且也在表示在喷嘴孔眼处的最小尺寸的方向上取得。在每种几何形状中，孔眼在与喷嘴的流动方向相垂直的方向上具有最小尺寸101。“孔眼”由这样的点限定，在该点处，这个最小尺寸达到最小值，即，在该处，穿过喷嘴的气体流动受到最大限制。每个喷嘴也具有从孔眼到喷嘴中的一定距离102，该一定距离是孔眼的最小尺寸的5倍。每个喷嘴在从孔眼到第一喷嘴中的距离102处也具有尺寸103，该尺寸103是与流动方向相垂直的最小尺寸。如所示的那样，尺寸103是尺寸101的至少两倍。喷嘴110具有倾斜侧，这些倾斜侧在孔眼处到达一点。喷嘴120具有用于喷嘴的大部分的倾斜侧，但侧面在孔眼处在一小段距离内是竖直的。在这种情况下，在喷嘴的流动方向上有有限距离的场合-在该距离上最小尺寸达到最小值，“孔眼”是最靠近基片的点，在该点处最小尺寸处于最小值。喷嘴120可以具有较好的机械强度，可能比喷嘴110容易构造成具有一致的孔眼尺寸。喷嘴130具有到达一点的倾斜侧，但在到达喷嘴130的底部之前稍微加宽。喷嘴130表明，孔眼不必在喷嘴最靠近基片的点处。喷嘴140具有竖直侧，就在气体流离开喷嘴处具有急剧的变窄。其它喷嘴几何形状也可以符合以上段落的标准。

图2表示在与气体流动相垂直的方向上得到的四种不同喷嘴几何形状的横截面。在图2中示出的横截面的喷嘴，并非必须与图1的那些相对应。在每个孔眼中的箭头代表孔眼的“最小尺寸”。按数学术语，在最小尺寸处，箭头长度或者处于局部最大值(对于圆、椭圆及三角形)，或者相对于整个箭头在与箭头相垂直的方向上的平移是恒定的(对于矩形)，并且“最小尺寸”是最小局部最大值，或者对于这个出现是恒定的。图2分别表示孔眼210、220、230及240的横截面，这些孔眼210、220、230及240具有圆形、椭圆形、矩形及三角形横截面。矩形孔眼是用来沉积线的最优选形状，并且也是在喷嘴中比较容易得到的形状，该喷嘴蚀刻在硅中。然而，可以使用其它形状。

打印头可以包括多个第一喷嘴，这些第一喷嘴气密地密封到第一气体源上。

打印头可以包括第二喷嘴，该第二喷嘴气密地密封到第二气体源上，该第二气体源与第一气体源不同。第二喷嘴具有孔眼，该孔眼在与第二喷嘴的流动方向相垂直的方向上，具有0.5至500微米的最小尺寸。在从孔眼到第二喷嘴中的一定距离处——该一定距离是第二喷嘴的孔眼的最小尺寸的5倍，与流动方向相垂直的最小尺寸是第二喷嘴的孔眼的最小尺寸的至少两倍。

打印头可以包括第三喷嘴，该第三喷嘴气密地密封到第三气体源上，该第三气体源与第一和第二气体源不同。第三喷嘴具有孔眼，该孔眼在与第三喷嘴的流动方向相垂直的方向上，具有0.5至500微米的最小尺寸。在从孔眼到第三喷嘴中的一定距离处——该一定距离是第三喷嘴的孔眼的最小尺寸的5倍，与流动方向相垂直的最小尺寸是第三喷嘴的孔眼的最小尺寸的至少两倍。

打印头可以包括：多个第一喷嘴，气密地密封到第一气体源上；多个第二喷嘴，气密地密封到第二气体源上；及/或多个第三喷嘴，气密地密封到第三气体源上。

有多种不同方式使得喷嘴可以符合上文中论述的几何考虑。第一喷嘴从孔眼到自该孔眼向第一喷嘴中延伸一段距离处可以具有恒定横截面，该一段距离是第一喷嘴的孔眼的最小尺寸的2倍。对于在第一喷嘴的孔眼的最小尺寸的零至2倍的范围中的各个距离，在与第一喷嘴的流动方向相垂直的方向上的第一喷嘴最小尺寸可以随着离第一喷嘴的孔眼的距离增大而连续地增大。对于在第一喷嘴的孔眼的最小尺寸的零至2倍的范围中的各个距离，在与第一喷嘴的流动方向相垂直的方向上的第一喷嘴最小尺寸可以随着离第一喷嘴的孔眼的距离增大而线性地增大。

喷嘴可以由各种材料形成。硅是优选的。

对于第一喷嘴的孔眼在与第一喷嘴的流动方向相垂直的方向上的最小尺寸的优选范围，包括100至500微米、20至100微米以及0.5至20微米。

用于与第一喷嘴的流动方向相垂直的第一喷嘴横截面的优选形状包括圆形和矩形。

第一器件可以与多个气体流一起使用，这些气体流可以携带不同的有机材料。第一器件优选地包括第一和第二气体源、和隔热板(thermal barrier)，该隔热板布置在打印头与第一和第二气体源之间。优选地，为打印头、第一气体源以及第二气体源中的每一个提供能够独立地控制的热源。

第一器件可以与一些气体流一起使用，这些气体流可以在每个气体流中携带多种有机材料，其中，不同有机材料可以在不同腔室中升华，这些不同腔室具有独立的温度控制。优选地，第一气体源包括第一升华腔室和第二升华腔室。第一气体源可以借助于隔热板而与打印头隔开，该隔热板布置在打印头与第一气体源之间。可以为打印头、第一升华腔室及第二升华腔室中的每一个提供能够独立地控制的热源。可以使用各种热源。例如，可以使用在打印头的表面上的电阻式板，或者可以将热源结合到打印头的层中，例如作为嵌在打印头的一个或多个层中的电阻式元件。

第一器件可以用来从第一喷嘴以及其它喷嘴喷出气体射流。

在第一器件正在用来从喷嘴喷出气体射流的同时，在打印头和第一、第二和/或第三气体源处，可以保持不同的并且能够独立地控制的温度。在一个实施例中，由第一气体源提供的气体包括第一有机材料，该第一有机材料具有第一升华温度，并且由第二气体源提供的气体包括第二有机材料，该第二有机材料具有第二升华温度，该第二升华温度与第一有机材料的升华温度相差至少10摄氏度。升华温度的差别是如下特征：本发明的实施例可以容易得多地容纳其它设计，而无需利用本发明的实施例的其它方面。例如，相分离的源允许材料的混合连续地变化，无论升华温度是相似的还是不同的。

本发明的某些方面涉及可以用于有机蒸汽喷射印刷的显微流体打印头。

第一器件还可以包括：第一阀，用来控制到第一有机源的气体流动；以及第二阀，用来控制到第二有机源的气体流动。第一阀和第二阀可以与热源热隔离(thermally insulated)。

第一层优选地由硅形成。

第一层优选地使用从包括如下选项的组中选择的接合而被接合到第二层上：熔融接合、冷焊、阳极接合、及共晶接合。如果另外的层在打印头中存在，如第三层或其它层，则它们优选地使用这些类型的接合而被接合。在一个实施例中，优选的是，第一层和第二层使用阳极接合而彼此接合。在另一个实施例中，优选的是，第三层放置在第一层和第二层之间，第一层和第三层用共晶接合或熔融接合而被接合，而第三层和第二层优选地用阳极接合而被接合。

打印头还可以包括微型机电开关，该微型机电开关适于依据开关的状态，堵塞或允许在第一通路与孔眼的至少一个之间的流体连通。

至少一个孔眼可以形成在来自打印头的突起中。

打印头的厚度优选地在50与500微米之间。打印头的厚度包括从第一层起的全部层，并且包括第二层，该第一层包括贯通的喷嘴，该第二层包括通路。

在一个实施例中，提供有机蒸汽喷射沉积系统300。图3表示OVJP系统300的立体图，该OVJP系统300包括打印头310和支架。系统300实际上业已被制成和操作。系统300包括打印头310，该打印头310包含流动通道和喷嘴阵列，这些流动通道和喷嘴阵列更详细地在图4至6中示出。六个有机蒸汽源320(也称作“气体源”)焊接到歧管330上，其然后气密地密封到打印头上。用于蒸汽源的一种结构在图17中更详细地示出。歧管330优选地由一种材料构造，如Kovar受控膨胀钢，该材料在打印头工作温度下保持其形状。打印头310可以夹持到歧管330上，并且使用高温全氟弹性体垫片密封，以在有机蒸汽源320与打印头310之间实现气密密封。也可以使用实现气密密封的其它方法，如打印头对于Kovar支承板的阳极接合。有机材料容纳在加热管中，这些加热管激光焊接到Kovar歧管上，这可在图17中更清楚地看到。有机蒸汽源320包括加热管，这些加热管包围有机源单元。这个组件附加到8″英寸Conflat法兰(歧管330)上，该Conflat法兰既用作结构部件，又用作气体馈通件。蒸汽发生器通过焊接的不锈钢波纹管340连接到在歧管330上的端口上。波纹管340起到伸缩接头的作用。由于有机蒸汽源320当被加热时可能膨胀，所以在歧管330与蒸汽发生器320之间的柔性连接是希望的，以避免热应力，该热应力可能传递到打印头310上，并且使打印头310变形。

蒸汽发生器320、波纹管340、歧管330、及相关接头形成通畅的0.3英寸内径导管，该导管从歧管330的顶部伸展到打印头310。有机材料放置在玻璃杆端部处的通风舱中，并且插入到导管中。当将杆插入时，它包含的有机材料位于加热蒸汽发生器内。导管的顶部然后使用Swagelok Ultratorr接头密封到玻璃杆的外径上。穿过玻璃杆内径的热电偶提供蒸汽发生器内的温度读数。载运气体通过在馈通件与Ultratorr接头之间的钻孔贯通T形适配器进给到导管中。这些特征可以在图17中更清楚地看到。

图4表示打印头的分解视图。打印头的第一层410包括多个孔眼，这些孔眼优选地具有关于图1和2描述的尺寸。第一层410优选地由硅制成，硅可借助于在例如半导体处理的环境中开发的已知技术容易地形成图案，以包括希望的喷嘴几何形状。第一层410在其中包括形成图案的多个喷嘴415，这些喷嘴415具有孔眼。第一层410接合到第二层420上。优选的接合方法包括熔融接合、阳极接合、冷焊、及共晶接合。第二层420优选地由隔离材料(insulating material)制成，以限制来自气体源的热传导，并且使第一层410的温度能够独立于气体源的温度被控制。第二层420接合到第一层410上。第二层420包括通路422，这些通路422与喷嘴415流体连通。如所示的那样，蚀刻到第二层420中的通道424提供在通路422与喷嘴415之间的流体连通。欧姆触点440在第一层410的前部上蒸发，以允许喷嘴板由加热电流寻址。

在已实际构造的并且用作沉积系统一部分的打印头中，第一层410是硅晶片，第二层420是硼硅酸盐晶片，两个层都通过阳极接合而被接合。图5表示业已被实际构造的第一层510和第二层520的照片。

代替或除在第二层420中的通道之外，第一层410可以包括通道，这些通道在第一层内在通路422与喷嘴415之间提供流体连通。第一层410还可以包括热源，如加热触点440。

第三层(未示出)可以布置在第一层410与第二层420之间，并且接合到第一层410和第二层420上。优选的接合方法如在以上段落中描述的那样。在这种情况下，第一层410认为“接合”到第二层420上。代替或除在层410和/或420中的通道之外，第三层可以包括通道，该通道提供在通路422与喷嘴415之间的流体连通。第三层还可以包括热源。

如在图4中所示的那样，多个喷嘴415可以与单个气体源流体连通，如与第一气体源流体连通。实现这个的一种方式是使通道将通路连接到多个喷嘴上。

图6表示掩模600的校样，该掩模600包括通道610和通路620。图6的结构可应用于例如硼硅酸盐晶片，并且用作图4的第二层420。避免锐角以减小应力。通道610沿径向定向，并且给出柔合弯曲，以进一步减小应力集中。通道610形成三个流体回路。回路612允许在共用基体中的两种不同掺杂物进给到分立的喷嘴阵列中。回路614允许基体和掺杂材料在从喷嘴阵列喷出之前混合。回路616将材料从单个源进给到喷嘴阵列。

如可从图4看到的那样，多个气体源可以气密地密封到打印头上。如可从图6看到的那样，通道可按各种各样的方式将气体从多个源发送。例如，气密地密封到打印头上的第一和第二、或第一、第二及第三气体源，可以每个与它们自己的分立喷嘴阵列流体连通。例如，如果图6的结构调整成包括与回路616相似的三个回路，则会发生这种情况。在这种情况下，第一器件还可以包括第二气体源，该第二气体源气密地密封到打印头上。第二层的第一通路可以与第一层的第一组孔眼流体连通。第二层还可以包括第二通路，该第二通路与第二气体源和第一层的第二组孔眼流体连通。第一器件还可以包括第三气体源，该第三气体源气密地密封到打印头上。第二层还可以包括第三通路，该第三通路与第三气体源和第一层的第三组孔眼流体连通。

连接到不同气体源上的多个通路可以与同一孔眼流体连通，导致在该孔眼处使各气体相混合。来自不同源的一种、两种、三种、或更多种气体可以按这种方式混合，如由回路612、614及616所示的那样。例如，第一通路可以与第一有机源流体连通，而第二通路与第二有机源流体连通。第一和第二通路可以都与第一层的第一组孔眼流体连通。打印头、第一有机源及第二有机源各具有能够独立地控制的热源。

除在打印头中的回路中将来自不同源的气体混合之外，气体源，如第一气体源或任何其它气体源，可以包括来自同一蒸发腔室或不同蒸发腔室的多种有机材料。然而，在打印头中的混合，就分离地控制参数(如在其中升华有机材料的每个腔室中的温度和气体流量)而论，允许最大灵活性。这可能是高度希望的，例如，在两种有机材料具有显著不同的升华温度的场合。升华的速率可更容易地控制。另外，在各升华温度显著不同的场合，升华一种材料希望的温度对于不同的材料可能是有害的。

图7表示业已被实际构造的矩形喷嘴740的横截面700。喷嘴740构造在第一层710中，该第一层710由硅制成。创建第一层710使用的硅晶片开始比50微米厚，以允许突起，但具有50微米的最终厚度。喷嘴740具有孔眼730，该孔眼730位于来自第一层710的突起720中。孔眼730具有20微米的最小尺寸。突起720从第一层710突出50微米。打算的是，喷嘴740用在极接近基片之处，从而喷嘴-基片分开距离是约5微米。突起720允许从喷嘴排出的气体逸出，而不需要行进过5微米厚空隙一直到第一层710的边缘。在喷嘴壁与第一层710的平面之间的角度是54.74度，这使用已知硅蚀刻技术容易地实现，该硅蚀刻技术涉及由KOH选择性地蚀刻Si的<100>平面。图7也表示图像750，其示出在扫描电子显微镜下观看到的蚀刻到Si中的喷嘴进口。

图8表示业已完成的打印头的喷嘴侧的照片800。喷嘴阵列802是在照片的中央中的高纵横比矩形的阵列。缓冲垫804显得像黑色正方形。较大缓冲垫布置得离喷嘴阵列较远，而较小缓冲垫布置在喷嘴阵列802附近，并且散布在喷嘴阵列802之间。缓冲垫804帮助在沉积期间保持希望的基片-喷嘴间隔。缓冲垫804在实验室范围中是有用的，但在工业实施例中可能存在或可能不存在。也示出了位移传感器窗口806。位移传感器窗口806提供如下方式：当喷嘴在使用中时看到基片，并且例如，用以测量基片/喷嘴间隔，或者基于在基片上的对准标记或其它特征来定位喷嘴。图8也示出喷嘴阵列802的一部分的扫描电子显微照片(SEM)820。图8也示出喷嘴阵列802的喷嘴孔眼的SEM。

在图5至8中所示出和拍摄的结构是业已实际构造的。打印头包括两个相接合的晶片(第一层和第二层)。最底部晶片是喷嘴板，该喷嘴板是100μm厚的硅，该100μm厚的硅在图7和8中示出。将总共128个喷嘴蚀刻到板中。喷嘴具有尺寸20μm乘200μm的底部孔眼，使长轴与基片行进的方向相对应，以便产生细线。这些孔眼的最小尺寸是20μm。喷嘴按四排每排32个排列，并且某些排相对于彼此偏移，以允许多个并排带条的印刷。各排中的每一个排可以同时沉积不同的有机蒸汽成分。各向异性蚀刻产生比出口宽得多的喷嘴进口。打印头的下侧(面对基片的一侧)被反向蚀刻，从而喷嘴末端和其它特征超越晶片表面升起。升起的喷嘴末端允许将喷嘴带到基片附近，而仍然允许载运气体容易地在打印头与基片之间的间隙中逸出。在喷嘴周围的升高缓冲垫网格保护喷嘴末端，免于碰撞基片。喷嘴板开有光学窗口，以允许结合光学位移传感器，该光学位移传感器用以测量相对于基片的位置。

通道和隔离层(第二层)由500μm厚的硼硅酸盐玻璃制成，该通道和隔离层在图5和6中示出。喷嘴由100-200μm深的流体通道进给，这些流体通道蚀刻到玻璃晶片面对喷嘴板的侧中。这些通道通过通路进给，这些通路穿过晶片的厚度延伸。当通道层和隔离层接合时，形成一组三个流体独立流体回路。蒸汽可穿过六个通路中的任一个通路而被进给，并且将从喷嘴涌出，如由回路布局规定的那样。

在图5至8中所示的打印头结合到在图3中所示的有机蒸汽喷射印刷系统300中。如关于图3描述的那样，打印头安置在Kovar歧管上。它用定制切割橡胶垫片密封到歧管上，并且用不锈钢和Inconel夹具保持到位。诸如Kalrez之类的高温橡胶可用于垫片。可以使用其它组装策略，如将打印头阳极接合到Kovar支承板上。据信，金属支承板将为打印头提供更为牢固的密封表面。

喷嘴和打印头到基片间隙的影响可采用数学方式模型化。载运气体穿过打印头到基片间隙的流动，可使用用于不可压缩粘性流动的润滑近似而模型化。忽略流动的全部非径向分量。限定流动的特征长度是打印头到基片间隙h。在这个长度上的压力变化是可忽略的，并且在径向尺寸上的气体膨胀可使用理想气体定律近似。蒸汽流动的平均速度由eq II.A.1给出。μ是粘度，P是压力，T是温度，R是理想气体常数，r是半径，J是摩尔流量。

$\mathrm{EqII}.A.1---\&lang;v\&rang;=\frac{-h^2}{12\mathrm{\&mu;}}\frac{\mathrm{dP}}{\mathrm{dr}}=\frac{J}{2\mathrm{\&pi;hr}}\frac{\mathrm{RT}}{P}$

这可表达为微分方程Eq II.A.2，并且求解。i和o下标表示输入和输出状态。

$\mathrm{EqII}.A.2---\frac{{\mathrm{dP}}^2}{\mathrm{dr}}=-\frac{12\mathrm{J\&mu;RT}}{\mathrm{\&pi;r}{h}^3}$ $P_i^2-P_o^2=\frac{12\mathrm{J\&mu;RT}}{{\mathrm{\&pi;h}}^3}\ln \left(\frac{r_o}{r_i}\right)$

假定50mm的外部半径、和10mm的内部半径、2.5×10^-5kg/m*s的载运气体粘度、等效于2sccm的摩尔流量、及在打印头的外边缘处的可忽略压力，在盘内侧上的压力大致是大约3500Pa。

在直观上，最大压力降将发生在喷嘴的下部末端与基片之间的间隙中。假定这个间隙的下游端部处于3,500Pa，内侧的气体分子将具有3.5μm的平均自由程。粒子对壁碰撞在这种状况下将可能占优势，所以它可被处理成Knudsen流动。使用Clausing，P J.Vac Sci.Tech 8636-46的转移概率方法，在两个区域之间的分子流动速率由eq II.A.3给出，其中，j是分子流动速率，T和P是温度和压力，m是载运气体的分子质量，A是管的面积，w是传输概率。Stanteler D.J.和D.Boeckman J.Vac Sci Tech.A 9(4)8 Jul/Aug 1991对于宽矩形导管计算了w＝0.533，该矩形导管具有4∶1的长度对高度之比。

$\mathrm{EqII}.A.3---J=\frac{\mathrm{Aw}}{4}\sqrt{\frac{8}{\mathrm{\&pi;}{\mathrm{mk}}_{B}T}}(P_1-P_2)=0.0023\frac{\mathrm{sccm}}{\mathrm{Pa}}\mathrm{\&Delta;P}$ 对于平行的间隙

由Direct Simulation Monte Carlo技术对可能喷嘴设计的观测意味着，具有内部和外部圆锥的喷嘴设计产生用于高分辨率沉积的最佳流动图案。流体阻力与以上分析模型良好地相符，预计0.0021sccm/Pa的传导率。推荐横截面20μm乘200μm m的矩形喷嘴末端。推荐的喷嘴到基片间隔是3至5μm。32个这样的喷嘴或更多可位于阵列中。喷嘴的巨大阵列是有益的，因为它减小在蒸汽发生器与基片之间的压力差。生成的沉积分布被预期，在18μm的半个最大值处具有全宽度。沉积被预期脱离其40μm的中心线值的10％，使得它能够准确地沉积在按30μm定界的30μm象素内，而不会显著地侵入相邻象素。对于具有20μm宽孔眼和5μm末端到基片间隙的双圆锥形喷嘴，预期的沉积分布在图9中表示为实线。高度是任意单位。使高度与在象素宽度上的分布平均值相等的理想象素填充沉积分布，用虚线表示。

图10表示对于双圆锥形喷嘴的模型化压力分布1010和模型化温度分布1020，该双圆锥形喷嘴具有20μm宽孔眼和5μm末端到基片间隙。由喷嘴本体创建的挡板在横截面中是黑色区域。分布是对称的，所以仅表示喷嘴的半部捕获相关信息。

在没有在喷嘴上的外部圆锥与喷嘴的内部圆锥相匹配的情况下，可实现满意的沉积分布，然而，这是较不优选的，因为模拟喷嘴结构的传导率下降五的因数。一旦考虑到气体从喷嘴到打印头边缘的减小离开路径，影响就变得更明显。产生希望流量要求的压力稀释在蒸汽流中的有机物，并且增强在打印头与基片之间的热传递。这导致非理想操作状况。然而，没有下侧圆锥的打印头已经证明是有效的沉积工具，并且因为它们比具有圆锥形下侧的打印头容易构造，所以可以使用。

如果删除内部圆锥，则操作压力增大，尽管不严重。然而，有趣的是，沉积分布呈现在图9中表示的双波峰结构。可能的是，内部圆锥可被优化，以产生优化的、高台状沉积分布。等离子蚀刻可用来构造宽范围的几何形状。

通过蒸汽发生器和通道阵列的流动也可以采用数学方式模型化。使用从不可压缩Navier-Stokes方程导出的eq II.B.I，计算用于矩形导管的体积流量，该矩形导管具有短横截面尺寸h和较大横截面尺寸w。该体积流量然后使用理想气体定律转换成摩尔流量。μ是粘度，并且x是通道的轴向尺寸，且在下游方向上为正。P、T是在通道中的压力和温度。R是理想气体常数。

$\mathrm{eqII}.B.I---Q_{\mathrm{vol}}=\frac{\mathrm{dP}}{\mathrm{dx}}\frac{h^{3}w}{12\mathrm{\&mu;}}$ $Q_{=\mathrm{mol}}=-\frac{P}{\mathrm{RT}}\frac{\mathrm{dP}}{\mathrm{dx}}\frac{h^{3}w}{12\mathrm{\&mu;}}=-\frac{{\mathrm{dP}}^2}{\mathrm{dx}}\frac{h^{3}w}{24\mathrm{\&mu;}}$

喷嘴阵列通过将它分解成段并且应用与Kirchoff电流定律相似的推理可被分析。通过喷嘴的层流可压缩流动一般定比例为Q_mol～P²。然而，由于非常小的长度刻度，通过喷嘴本身与P线性地成比例。使用Direct Simulation Carlo Code估计用于在sec I.B.2中禁止的几何形状的喷嘴的C＝5.4×10^-11mol/(Pa*s)的损失因数。图11表示在喷嘴阵列的回路分析中使用的模型。流体阻力被估计，并且确认蒸汽对于在阵列中的全部喷嘴的均匀分配。

5eq II.B.2

Q_c(n)＝Q_c(n-1)-Q_n(n)

$Q_{c\left(n\right)}=\frac{P_{n-1}^2-P_n^2}{L}\frac{h^{3}w}{24\mathrm{\&mu;RT}}---\mathrm{eqII}.B.3$

Q_n(n)＝Cf(P_n，P_T)₁₀ eq II.B.4

在32段之后，预期小于0.2％的压力变化。通过喷嘴的压力驱动流动预期沿阵列是恒定的。

蒸汽产生的速率可由eq II.B.5近似，其中，P是蒸汽产生单元的压力，P^*是在单元中的有机材料的平衡蒸汽压力，q是载运气体的流量、和离开单元的有机材料的量。γ是效率参数，该效率参数指示来自发生器的蒸汽流出的饱和度。这对于良好设计的系统接近一。OLED材料的蒸汽压力可由以前的OVJP工作而估计。以前系统使用在8Torr下5sccm的载运气体，以将饱和CBP蒸汽从源单元中扫向喷嘴。仪器能够具有 沉积速率，这暗示大致2×10¹⁴分子/s的蒸汽产生速率、和800μTorr的CBP蒸汽压力。

$\mathrm{eqII}.B.5---j=\mathrm{\&gamma;}\frac{P^{*}}{P}q$

假定在40Torr的操作压力下4sccm流量的载运气体通过CBP蒸汽发生器，将产生大致3.3×10¹³分子/s。这变换成在喷嘴孔眼下的沉积速率。这又预测0.6mm/s的写速度。载运气体流量已经从这些估计条件显著地减小，1sccm的流量和10Torr以下的压力是典型的。尽管有这种变化，但已经观察到近似1mm/s的可比较写速度。

在蒸汽发生器中的有机物蒸发皿的模型化假定，有机物存储在通风舱中，并且由在通风口上方运动的载运气体对流走。在这种情况下，有机蒸汽和载运气体混合物按95％饱和状态离开蒸汽发生器。期望的是，载运气体的分离稀释流动不必使有机材料向下游前进。此外，有机蒸汽就摩尔分数而论已经非常稀(～0.004％)。进一步的稀释可能仅仅增大压力降，而不改进性能。

如果通过有机蒸汽源单元的流动允许停滞，则有机材料可通过向上游迁移到管的较冷区域而回流，该管包围源单元。假定有机蒸汽源单元保持在4sccm、40Torr、及300℃下，则根据在COMSOL中的模型化，5cm加热区足以防止有机材料的回流。操作条件可以与这些初始预测条件显著地不同，然而，还没有观察到有机材料的严重回流。

也可以进行热分析，以贯穿有机蒸汽喷射沉积系统将温度模型化。

打印头的温度可以模型化。通过使用巨大面积触点直接通过打印头施加欧姆加热电流，可实现均匀加热。如有必要，打印头的传导率可由另外的Ti或Ni薄层补充，该Ti或Ni薄层施加到打印头的下侧上。Si是良好的热导体，并且硼硅酸盐层帮助减少到金属支承板的热传递。经验已经表明，对于实际构造的几何形状，打印头要求近似40至60W的加热，以当在激冷基片的极近处时，达到300℃的操作温度。在多个点处打印头温度的直接测量还不是可行的，但在空气中的较低功率测量意味着，温度跨过打印头是均匀的。用于打印头的加热电流由隔离直流电源驱动，该隔离直流电源具有连续可变的输出。这已经证明能够符合希望地消除由通/断控制引起的时域热应力、和来自非隔离电源的起弧危险。

对于良好近似，借助于Comsol的模型化指示，也期望温度沿在区域中的横截面均匀，该区域由通道对着。

基片的温度也可以模型化。在本发明人的、在温度控制基片吸盘上的OLED生长的实验室中的以前未发表研究已经表明，膜可在近似360K的温度下生长，而所生成器件的性能没有严重的损失。这可当作用于基片表面的近似最大希望温度技术规格。在基片上在20mm宽喷嘴附近的热传递分布，基于模型化，在图12中示出。对于计算使用的喷嘴是双圆锥形喷嘴，该双圆锥形喷嘴具有20μm宽孔眼和5μm末端到基片间隙。距离是从喷嘴中心线起。模型结果与分析估计良好地相符。

如在图12中可看到的那样，喷嘴本身产生具有40W/cm²的热流量的热运动。这与15W/cm²的平均热流量相当。由于这些热点比较小，所以与周围基片相比仅有温度的合适升高，该周围基片起散热片的作用。在COMSOL中的模型化预测在热点中仅约20K的稳态温度升高。尽管这样的个别热点容易管理，但来自多个这样的热点的整个热负载很高。液氮冷却可能是优选的，以驱动通过玻璃基片的足够热传递，而将基片表面保持在360K以下。为此，OVJP系统已经装有LN₂进给系统，该LN₂进给系统能够将基片夹具激冷到150K和以下。借助于这种布置实现的在低基片温度下沉积有机材料，具有减少材料迁移和改进特征的锐度的进一步优点。

在蒸汽发生器中的热传递也可以模型化。蒸汽发生器的热传递模型化具有固体和流体两种成分。载运气体在它与在发生器的基座处的有机源蒸发皿接触之前，优选地迅速加热到有机物升华温度。借助于Comsol的模型化表明，由于短特征长度和在减小压力下气体的比较高热传导率的结合，极为迅速地发生这种情况。假定在源单元的环境和加热区域之间的壁温度的急剧过渡，为了加热气体，要求仅4mm的过渡长度。

热传递问题的固体成分涉及对于这种过渡的急剧程度的量化。源单元管可被模型化成一维问题。由于管是薄壁的，所以径向温度梯度很小。管的内容物进一步被假定具有很小的热质量(一种由载运气体的短热过渡长度支持的假定)。用于这些假定并且计及黑体辐射的热方程由eq.II.C.1给出。

$\mathrm{eq}.\mathrm{II}.C.1---\mathrm{k\&tau;}\frac{d^{2}T}{{\mathrm{dx}}^2}=\mathrm{\&sigma;}(T^4-T_c^4)+h(T-T_c)$

其中，k是金属管的导热率，τ是管厚度，T_c是腔室温度。

假定30mTorr的腔室背景压力，源单元将具有h＝5.4W/m²K的关于残余腔室气体的热传递系数。在将黑体辐射项线性化之后，eq.II.C.1可变换成方程eq.II.C.2。这个方程的特征长度是2cm，并且给出在加热和未加热区域之间在蒸汽发生器管中的温度梯度长度的粗略估计。因此，为了在气体流过有机蒸汽源之前温暖气体，所需的加热管长度很小。

$\mathrm{eq}.\mathrm{II}.C.2---\frac{d^{2}T}{{\mathrm{dx}}^2}={\left(48\frac{1}{m}\right)}^2(T-T_c)$

打印头的机械变形也可模型化。已经识别到打印头变形的两种可能原因。来自不均匀加热和热膨胀差别的热诱导应力可以使打印头翘曲。比较大压力差可能跨过喷嘴板的部分存在，该喷嘴板形成通道的基座。适当估计这些变形的长度并且设计成使它们最小，对于得到在印刷期间保持平的打印头是符合希望的，这对于准确印刷又是符合希望的。

据信，至今，最显著的变形由在打印头晶片堆中的热应力产生。由热应力造成的竖向挠曲使用在COMSOL中的MEMS热结构相互作用组装而模型化。晶片堆在圆柱坐标中模型化。假定在室温下的完美平面度，一旦启动薄膜加热器，就将晶片堆计算为向下弯曲，从而板的中心比外边沿低20μm。打印头原型在Flexus薄膜应力测量设备上的测量揭示了：翘曲使得晶片的中心比外边沿高10μm。

图13表示作为温度函数的晶片中心相对于外边沿的高度的曲线1310、以及为得到数据使用的设备的示意图1320。用于单个晶片的数据表示为正方形，并且用于打印头堆的数据表示为菱形。示意图1320表示硼硅酸盐层1324和Si层1322。尽管在10μm量级上的位移相对于喷嘴空隙是显著的，但在喷嘴阵列本身上的平面度预期是约2μm。较小数量是因为：各喷嘴在基片中心附近比较紧密地在一起，并且当晶片变形时作为一组而运动。由于喷嘴阵列将向下弯曲，所以板将不妨碍喷嘴定位，并且喷嘴可被带到任意的接近程度。喷嘴本身可以放置在固定中心，以使基片弯曲最小化。非接触高度传感器一旦适当地校准，就可测量在操作温度下在喷嘴末端与基片之间的相对距离。热翘曲被预期是最大误差源，然而是一种可被保持在可管理水平下的误差源。

对于在图3中所示的系统，预期蒸汽发生器本身响应加热而加长高达200μm。为了防止这使打印头扭曲，蒸汽发生器可以由波纹管连接到法兰上，如在图3中所示的那样。这防止法兰推压打印头。

也考虑压差对于晶片变形的影响。膜在短轴横截面中响应均匀分布负载的最大弯曲由eq II.D.2给出，eq II.D.2基于Moore，J.H.、Davis，C.C.、及M.A.Coplan的Building Scientific Apparatus Westview Press；3rd edition(2002)。这也是双调和应力方程的结果。如以前那样，w是竖向位移，P是压力负载，E是弹性模量，t是板厚度。L是板的宽度。50μm厚Si膜1mm宽被预期响应最坏情况，10,000Pa的跨过膜压力差，退出40nm。这也不是显著的变形，然而，变形对于膜厚度的立方反比依赖性意味着，对于较薄刚性喷嘴板，膜成为可变形大得多的。但预期的是，这些变形也将是可管理的。

$\mathrm{eqII}.D.2---w=\frac{{\mathrm{PL}}^4}{32E{t}^3}$

如以上提到的那样，解决打印头变形的一种方式是测量喷嘴的位置，因为跨过比较小喷嘴阵列的变形可能很小，即使其中有跨过打印头的其余部分的较大变形。为此，得到Phitech RZ-25示范器模型，并且相对于ITO玻璃目标而试验。传感器包括一束光学纤维。某些纤维发射光，其它纤维接收光。在发射和接收纤维之间的耦合度，由在束与反射目标之间的距离确定。RZ系列传感器的特征在于两个分离束，这两个分离束并行地操作，以校正目标反射率的差别。

信号对于1mV是稳定的，并且给定0.008V/μm的线性响应，可得到250nm的精度。宣传精度是200nm。传感器的线性范围显然由ITO的透明度、和来自远处表面的反射强度而限制。如果ITO目标坐置在反射表面上，则传感器不会适当地工作。如果ITO目标安装在无光黑表面上，则线性范围延续大致300μm。这是宣传值的近似一半。当从不透明目标测量时，可得到全线性范围。其它测量技术可以用来补偿这些问题。尽管传感器的范围受到限制，但300μm不只是适于平台高度的精密控制。无反射基片夹具是优选的。图14表示位移相对于电压的曲线，用于PhilTech RZ-25位移传感器在ITO目标上的校准。

图15表示用来制备用于显微构造的硅和硼硅酸盐晶片的生产流程。在绝热体上的硅(SOI)晶片1510可以从Ultrasil Inc(Hayward，CA)得到。SOI晶片1510可以用来制造喷嘴板。如接收的那样，晶片是100mm直径，具有100μm厚的Si器件层1516，该100μm厚Si器件层1516借助于1-3μm SiO₂氧化物层1514与315μm厚的Si处置层1512分离。双面抛光(DSP)100mm直径、500μm厚的硼硅酸盐玻璃晶片1550从University Wafer(Cambridge，MA)得到。

用于全部四个光刻限定图案的掩模，使用LNF掩模标记和用来产生铬掩模的SOP生产。在光刻处理的开始之前，LPCVD Si₃N₄硬掩模层1522在SOI晶片上在两侧上都生长，如由晶片1520所示的那样。类似地，20nm Cr/500Au/20nm Cr/500nm Au的硬掩模层1562沉积在硼硅酸盐玻璃晶片的每一侧上，为蚀刻做准备，如由晶片1560所示的那样。

图16表示用来构造打印头的Si和硼硅酸盐处理的步骤。

Si处理如下。来自图15的、覆盖SOI晶片的Si₃N₄层使用SPR 220光致抗蚀剂借助于喷嘴进口掩模而形成图案。在喷嘴进口上的Si₃N₄层然后用150s深活性离子蚀刻而蚀刻掉。晶片然后在85℃、按重量50％的KOH溶液中蚀刻100分钟，以形成喷嘴的内部圆锥形表面。这个步骤的结果表示在晶片1630中。在喷嘴板中用于位移检测和光学对准的窗口也在这时切出(未示出)。SOI晶片的隔离层形成蚀刻停止层，该蚀刻停止层限定每个喷嘴的出口。Si₃N₄层然后用活性离子蚀刻或热磷酸蚀刻而被除去。这个步骤的结果表示在晶片1640中。

硼硅酸盐处理如下，并且适于来自Ciprian Iliescu，F.E.H.Tay andJ.Miao Sens.Act.A.2(133)，395-400(2007)。来自图15的金属化硼硅酸盐玻璃在两侧上涂有10μm AZ-9260抗蚀剂，并且光刻形成有在一侧上的通道图案、和在另一侧上的通路图案。金属硬掩模然后借助于对Transene Ge-8148金蚀刻剂浸渍4分钟和Cyantek CR-14铬蚀刻剂浸渍30秒的交替浸渍而蚀刻掉。这些步骤的结果表示在晶片1610中。晶片的通路侧用石蜡附加到支承晶片上，以保护它免于受到蚀刻剂的作用。将通道侧暴露。将晶片浸没在49％HF溶液中，直到将通道蚀刻到100μm。蚀刻深度使用触针式轮廓仪确认。希望的蚀刻量在近似15分钟内实现。将晶片从其支承件上取下，并且用热三氯乙烯清洗。然后将通道侧用蜡附加到支承晶片上，并且使用HF溶液蚀刻通路。这种蚀刻穿过晶片。希望的蚀刻量在近似一小时内实现。晶片然后用热三氯乙烯清洗，并且金属掩模用金和铬蚀刻剂除去。这些步骤的结果表示在晶片1620中。应该认识到，所示的横截面表示：通道在每个端部处具有通路，并且有晶片的其它区域，在该处没有通道、没有通路、或没有两者。

阳极接合用来联接打印头的不同层。描述的接合顺序由于阳极接合过程的电化学性质，对于这个具体实施例是优选的。阳极接合可以用来将含钠玻璃联接到金属或半导体上。一旦加热到300-400℃，在玻璃中的Na⁺就成为活动的。从在金属层下方的阳极到在玻璃上方的阴极，施加约1000V的电位。在玻璃中的活动载体远离界面运动，留下相反地带电的消耗区域。阳离子的运动将悬挂氧原子自由地留在玻璃中，以氧化金属界面，在两种材料之间形成化学键。阳极接合在G.Wallis，Field Assisted Glass Sealing，2(1)，Electrocomponent Scienceand Tech，1975K.M.Knowles et al.，Anodic bonding，51(5)，International Materials Rev.，2006中描述。

晶片的接合步骤如下。用piranha清理为接合制备硼硅酸盐和Si晶片。以后，将Si晶片浸渍在稀HF中，以除去表面氧化物。然后将晶片用肉眼对准，并且然后放置在Suss SB-6 Bonder中。它们在真空中在400℃的温度下通过将1000V的电压施加20分钟而接合。这个步骤的结果表示在晶片堆1650中。正电位施加到Si侧上。在一个实施例中，硼硅酸盐层的后侧可以使用阳极接合而被接合到Kovar支承板上。这可以为打印头提供更牢固的密封表面。

一旦接合，就要除去Si晶片的处置层。用石蜡将晶片安装到铝吸盘上。它们然后浸没在90％HNO₃、9.5％HF、及0.5％CH₃COOH浓缩溶液的三成分蚀刻剂中。将晶片连续地转动，并且将蚀刻剂浴槽用N₂通风，以保证均匀蚀刻。希望的蚀刻量在近似50分钟内实现，并且允许蚀刻进行，直到SiO₂蚀刻停止层可见。由于三成分蚀刻剂对于在SiO₂上的Si的不良选择性，蚀刻优选地立即停止。将晶片从吸盘取下，并且用热三氯乙烯溶解剩余的蜡。由于三成分蚀刻剂不会强烈地选择在SiO₂上的Si，所以选择性更强的结束步骤是优选的。在SiO₂蚀刻停止层上的剩余Si用深活性离子蚀刻(DRIE)除去。DRIE不用来除去Si的全部，因为它比三成分蚀刻剂显著地慢。

在除去处置层之后，将晶片的被SiO₂覆盖的下侧用AZ-9260光致抗蚀剂涂敷，并且形成图案，使得在过程的结束处将要升高的区域被抗蚀剂覆盖。用活性离子蚀刻(RIE)除去暴露的SiO₂。这个步骤的结果表示在晶片堆1660中。非升高部分然后由DRIE蚀刻到40至50μm。这种蚀刻的完成由轮廓仪监视。这个步骤的结果表示在晶片堆1670中。

随后，剥除光致抗蚀剂，并且用RIE除去剩余的SiO₂硬掩模。这个步骤的结果表示在晶片堆1680中。将欧姆触点蒸发到晶片的相对两侧上，以允许晶片由加热电流寻址，这些欧姆触点包括800nm Al、50nm Pt、及500nm Au。如果天然Si不足以良好地导热，则在喷嘴板上可添加另外的Ti薄覆盖涂层。最后，用高温导电环氧树脂将Cu箔引线附加到电极上。

所构造的OVJP打印头和蒸汽发生器的一般结构如下。有机源存储在玻璃柱的端部处，这些玻璃柱插入到管中，这些管延伸到真空腔室中，并且在它们的远端处被加热。这个系统消除为了再填充材料必须脱开高温密封、或拆开复杂组件的问题。OVJP在比OVPD高得多的压力下和低得多的流量下操作，这可以导致较长蒸汽驻留时间。在有机蒸汽源与喷嘴阵列之间的体积保持得尽可能短，以消除不必要的体积。模型化指示，分离源和稀释流动在这种长度比例下没有帮助。作为结果，没有用于它们的清晰提供，尽管这些特征可容易地添加。

在一个实施例中，OVJP系统的形状系数允许它连结到8″ConFlat端口上。

热套管通过首先用Cotronics Resbond 919高温陶瓷粘合剂的薄涂层涂敷不锈钢管而构造。涂敷区域是2英寸宽，并且在离管末端的0.125处开始。这种涂敷提供电阻表面，在该电阻表面上包裹Nichrome金属丝。包裹50匝的0.005″直径金属丝将给加热器220Ω的电阻。一旦包裹，加热器就用Resbond 919的另一个涂层密封，并且隔夜熟化。如果希望减小发射率，则管可镀敷有Ag。这些自制加热器紧凑且功率大，并且不像玻璃纤维隔热带那样产生颗粒。不像商业加热带那样，陶瓷一旦熟化就不会放气。

图17表示OVJP馈通件的分解图。为了便于说明，示出了两个有机蒸汽源，然而，可以使用更大数量的源，如在图3中表示的六个，或甚至更多。歧管1710起馈通件的作用，气体在其到打印头的路途上穿过该馈通件，并且穿过该馈通件，有机源蒸发皿可以容易和方便地除去和更换，而不用破坏热密封，该有机源蒸发皿在沉积期间布置得非常靠近打印头。管1720从歧管1710延伸，这些管1720引导到打印头，如在图3中所示的那样。气体进给机构1730可以连结到管1720上。气体进给机构1730可以包括用于气体的端口、以及允许源蒸发皿通过的端口。ultra torr(超真空)接头1740连结到气体进给机构1730上，并且提供容易断开和更换的气密密封，源蒸发皿可以穿过该密封。有机源蒸发皿1750布置在柱1760上。柱1760可以穿过ultra torr接头1740、气体进给机构1730、管1720及歧管1710插入，并且穿过例如图3的波纹管340和相关管进一步延伸，直到源蒸发皿1750在打印头的极近处。ultra torr接头1740提供密封。

用来构造OVJP系统的具体非限制材料和尺寸如下。来自歧管1710的0.375″钢管1720的末端是套管(swagelok)T形管接头(气体进给机构1730)。套管Ultratorr接头1740夹持到T形接头的远处接头中。长玻璃柱1760穿过UltraTorr接头1740插入，该长玻璃柱1760在末端处包含有机蒸发皿1750。柱1760一直延伸到打印头。载运气体从T开管接头的中间连接处进给到蒸汽发生器中。

优选的是，提供机动x-y运动平台，以相对于喷嘴阵列运动基片，以便使用OVJP画出形成图案的有机膜。喷嘴阵列和基片的平面为了系统工作良好，优选地保持成尽可能接近平行。为了最好结果，基片夹具优选地具有＞±1μm每cm直线行程的平面度。轴承优选地放置在夹具下面，基片夹具在这些轴承上运动。最简单布置是，在腔室内放两个完整的、堆叠的直线执行器。这些执行器为了精密水平调整，可坐置在双重倾斜平台的顶部上。这种控制可以是手动的，因为对准可在腔室抽真空之前进行。然而，z调整优选地机动化，以提供高度控制。因为在腔室内的空间非常宝贵，所以z执行器优选地与真空直线定位器合并，并且安装在腔室外。手动转动调整装置可以类似地安装在腔室外。

OVJP系统优选地装有机动x-y运动平台。与直线取向相平行的运动可以由真空制备的Aerotech ATS-50平台提供。与直线取向相垂直的运动可以由Newport光学平台提供，该Newport光学平台用定制执行器修改。

基片夹具可以由铝制成，为了与非接触高度传感器的兼容性，在顶部上进行阳极化抛光。它坐置在铜冷却块的顶部上，该铜冷却块通过柔性管进给液氮冷却剂。夹具可穿过相邻手套箱除去，以允许样本在非氧化环境中被加载和卸载。基片、夹具、及冷却块的热接触可以用SPI Apezon低温润滑脂的薄涂层增强。

Phitech RZ-25光学位移传感器可以透过在打印头中的窗口观察，以测量到基片的距离。传感器包括光导纤维束，该光导纤维束具有发射和接收纤维。在两种纤维类型之间的联接取决于在束末端与反射表面之间的距离。传感器末端由光导纤维夹具保持，该光导纤维夹具又连结到各极中的一个极上，这些极将打印头连接到法兰上。传感器信号由光学纤维束穿过真空馈通件而被传输到腔室外的传感器。

与在基片上的界标对准，是为了重写在基片上的特征而实现定位的一种优选方式。打印头优选地具有相分离的窗口，以允许光学对准。腔室可装配上CCD摄像机、适当透镜、照明设备及软件，以允许对准。这些特征在当前设计中不存在，然而它们是公知的，并且可以容易地结合到OVJP系统中。

图18表示OVJP系统的构造，该OVJP系统具有安装的对准光学器件和高度传感器。OVJP系统具有在图17中表明的相同特征的多个。另外，图18的OVJP系统包括对光学对准有用的摄像机系统。摄像机系统包括摄像机1810、投影透镜1812及物镜1814。适当开口可以容易地提供在歧管和打印头中。图18的OVJP系统也包括高度传感器1820。图18的构造实际上尚未付诸实施，然而，基于这里的公开内容，可以容易地加以实施。

OVJP系统可以按如下操作。

喷嘴可以与基片平面垂直，并且高度传感器可以对于基片平面校准。使打印头和基片的平面，与在室温下的打印头和通风的腔室重合。使用激光水平和在基片平台的后部处的反射镜，进行前后对准。使用测隙规使打印头到基片间隙在基片的每一则上相等，可实现左右对准。

将有机材料舀到源蒸发皿中，该源蒸发皿在硼硅酸盐玻璃柱的末端处。将热电偶穿过柱的内径拧到狭窄部上，并且拧紧到位，该狭窄部将柱和蒸发皿分离。将柱穿过在沉积腔室的顶部处的Ultratorr接头插入。使柱前进，直到其末端在打印头的3mm内。停止位置优选地预先测量，以防止对打印头的损坏。

将基片放置在通风腔室中。将气体进给管线通到旁通“Eustachian”管，该旁通“Eustachian”管使在打印头通路与腔室之间的压力相等。将腔室抽真空，并且将OVJP缓慢地加热到操作温度。一旦OVJP在高真空下，就建立LN₂到基片平台的流动。最后将气体进给管线与Eustachian管隔离。

在调平之后，将平台降低，以给予喷嘴当打印头加热时向下运动的空间。然后将打印头和蒸汽发生器带到操作温度。基于打印头热负载的突然增大，或通过当打印头在使用中时有机源单元压力的突然增大，可推断在打印头与基片之间的硬接触。现在可将高度传感器的读数调零。

将近似1sccm的载运气体进给到每个沉积源中。有机蒸汽源依据内部的材料，应该加热到200℃至300℃。打印头加热到300℃。将喷嘴末端带到离基片10μm。精密z调整可以用高度传感器(还未并入)锁定到反馈环路中。系统现在正在沉积，并且图案通过x和y平台马达的运动而控制。一旦图案被印刷，沉积就可终止载运气体流动，并且将气体进给管线重新通到Eustachian管。

在沉积之后，降低基片使之远离打印头。将打印头和有机源单元都缓慢地冷却。全部这些在腔室通风之前，优选地在100℃以下。激冷平台也温暖到0℃以上。

优选操作条件包括小于1mTorr的腔室压力和激冷到-100℃的基片夹具。有机蒸汽通过惰性气体的1至50Torr的压力，按1标准立方厘米每分钟每个源通路的流量，强力进入打印头中。蒸汽通过与其它源的流动组合可被混合或稀释。打印头保持离基片表面近似10微米。基片在打印头下面按0.5至2mm/s的速率运动。35nm厚铝三(喹啉-8-olate)的线的光学显微照片在图19中示出。在优选操作条件下，打印头可用有机材料画出近似20μm宽的连续线。图19按两种不同放大率表示使用OVJP打印头画出的35nm厚AIQ-铝三(喹啉-8-olate)线的光学显微照片(图像1910和1920)。这些线在每一侧由外部沉积区包围，这些外部沉积区估计不大于10μm宽。这由扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)图像支持。图20按两种不同放大率表示使用OVJP打印头画出的35nm厚AIQ线的SEM图像(图像2010和2020)。图21表示用OVJP画出的35nm厚AIQ线的原子力显微照片，包括：两维视图，其中高度由灰度级表示(图像2110)；和与使用AFM的线的主轴线相垂直的厚度迹线(图像2120)。线的宽度和厚度二者都可由横截面AFM迹线估计。

为了提供多色OLED阵列的高分辨率喷绘，OVJP优选地能够将材料沉积在紧密限定线中，使各线之间的渗出最小化。已经进行了在各线之间的区域中的有机材料的过喷涂的间接测量。

在一个试验中，通过将平台在打印头下面缓慢地运动，生长非常厚的线。尽管这些特征比在实际电子器件中使用的那些特征厚得多，但生长这些线允许细微特征，如过喷涂尾部，足够地放大到是可测量的。这些线的厚度横截面然后由轮廓仪评估。在其中希望沉积的区域中，沉积具有高达2000埃(2nm)厚度的线。在测量的20μm线宽度外，测量到100nm或更小的过喷涂尾部，这些过喷涂尾部显得超越线边缘延续10μm。这些特征比在OLED中发现的特征厚近似100倍。假定过喷涂厚度与特征厚度成比例，这意味着，在画出线的附近可期望1nm或更小的过喷涂。图22表示这些线的图像，包括光学显微照片2210和轮廓仪迹线2220。

空间分辨光致发光用来探测在薄膜线之间的区域中的过喷涂。在专门建造的线扫描显微镜上进行厚度校准测量。这个系统具有近似5μm的分辨率、和AIQ示踪材料的近似2nm的探测阈值。初始扫描揭示近似5nm的背景过喷涂。有趣的是，过喷涂的高度显得与离线的距离或最近线的高度无关。这意味着，过喷涂在启动时而不是在实际印刷期间铺设，并且通过改进启动过程可使之最小化。线的厚度对于有机材料源的更下游的喷嘴，显著地减小。相信这归因于构造特定打印头，该特定打印头具有较浅流体通道，以改进耐裂性，并且可以通过使用较大通道而容易地除去这种影响。线扫描数据表示在图23中。图23表示来自AIQ的OVJP画出样本的厚度校正线扫描数据。

在密歇根大学(University of Michigan)的显微和图像分析实验室(Microscopy and Image Analysis Laboratory)中的蔡司(Zeiss)共焦外荧光显微镜，已被用来按较高空间分辨率探测过喷涂。这个显微镜具有与线扫描器相似的探测阈值，但在其它方面能力要强得多。图24表示使用这个系统分析的OVJP沉积线的区域。在各线之间探测到的信号非常小、或者没有探测到信号，这意味着过喷涂厚度为3nm或更小。尽管来自这个工具的输出优选地用已知膜厚度的样本校准，但来自在各线之间的区域的信号的缺少意味着，沉淀到这些区域中的材料，如果有的话，也仅仅是非常少的。图24表示OVJP画出的AIQ线的共焦外荧光显微照片。图像2410是两维图像，该两维图像具有由灰度级表示的荧光强度。竖向箭头表示强度分布扫描的方向，该强度分布扫描在图像2420中示出，该图像2420示出了，沿着线的荧光强度随距离的改变而改变。

要理解，这里描述的各个实施例仅作为例子，并且不打算限制本发明的范围。例如，这里描述的材料和结构的多种可以用其它材料和结构替代，而不偏离本发明的精神。这里描述的发明喷嘴几何形状除这里表明的具体实施例之外，可以用在各种各样的OVJP系统构造和打印头中。类似地，这里描述的发明打印头概念除这里表明的具体实施例之外，可以用在各种各样的OVJP系统构造中。所要求保护的本发明因此包括对于来自这里描述的具体例子和优选实施例的各种变化，如对于本领域的技术人员显然的那样。应理解，关于本发明为什么见效的各种理论、和具体构造的模型化，并非是限制性的。

Claims (18)

1.一种用于有机蒸汽喷射印刷的第一器件，该第一器件包括：

打印头，该打印头包括平面的喷嘴阵列、高度传感器和z执行器，所述平面的喷嘴阵列包括第一喷嘴，该第一喷嘴气密地密封到第一气体源上；

其中，所述第一喷嘴在第一喷嘴的出口处具有孔眼，该孔眼在与所述第一喷嘴的流动方向相垂直的方向上具有0.5至500微米的最小尺寸；

其中，在从所述孔眼到所述第一喷嘴中的一定距离处——该一定距离是所述第一喷嘴的所述孔眼的所述最小尺寸的5倍，与所述流动方向相垂直的最小尺寸是所述第一喷嘴的所述孔眼的所述最小尺寸的至少两倍；其中，所述高度传感器能测量在第一喷嘴末端与基片之间的相对距离，其中，所述z执行器能根据所述高度传感器的测量而将所述平面的喷嘴阵列保持在基片表面上方3μm-5μm处或10μm处。

2.根据权利要求1所述的第一器件，其中，所述打印头包括多个第一喷嘴，这些第一喷嘴气密地密封到所述第一气体源上。

3.根据权利要求1所述的第一器件，其中，所述打印头还包括第二喷嘴，该第二喷嘴气密地密封到第二气体源上，该第二气体源与所述第一气体源不同，

其中，所述第二喷嘴具有孔眼，该孔眼在与所述第二喷嘴的流动方向相垂直的方向上，具有0.5至500微米的最小尺寸；

其中，在从所述孔眼到所述第二喷嘴中的一定距离处——该一定距离是所述第二喷嘴的所述孔眼的所述最小尺寸的5倍，与所述流动方向相垂直的最小尺寸是所述第二喷嘴的所述孔眼的所述最小尺寸的至少两倍。

4.根据权利要求3所述的第一器件，其中，所述打印头还包括第三喷嘴，该第三喷嘴气密地密封到第三气体源上，该第三气体源与所述第一气体源和第二气体源不同，

其中，所述第三喷嘴具有孔眼，该孔眼在与所述第三喷嘴的流动方向相垂直的方向上，具有0.5至500微米的最小尺寸；

其中，在从所述孔眼到所述第三喷嘴中的一定距离处——该一定距离是所述第三喷嘴的所述孔眼的所述最小尺寸的5倍，与所述流动方向相垂直的最小尺寸是所述第三喷嘴的所述孔眼的所述最小尺寸的至少两倍。

5.根据权利要求4所述的第一器件，其中，所述打印头包括：多个第一喷嘴，所述多个第一喷嘴气密地密封到所述第一气体源上；多个第二喷嘴，所述多个第二喷嘴气密地密封到所述第二气体源上；以及或多个第三喷嘴，所述多个第三喷嘴气密地密封到所述第三气体源上。

6.根据权利要求1所述的第一器件，其中，所述第一喷嘴从所述孔眼到自所述孔眼到所述第一喷嘴中延伸一段距离处具有恒定横截面，该一段距离是所述第一喷嘴的所述孔眼的所述最小尺寸的2倍。

7.根据权利要求1所述的第一器件，其中，对于在所述第一喷嘴的所述孔眼的所述最小尺寸的零至2倍的范围中的各个距离，在与所述第一喷嘴的流动方向相垂直的方向上的所述第一喷嘴的最小尺寸随着离所述第一喷嘴的所述孔眼的距离增大而连续地增大。

8.根据权利要求1所述的第一器件，其中，对于在所述第一喷嘴的所述孔眼的所述最小尺寸的零至2倍的范围中的各个距离，在与所述第一喷嘴的流动方向相垂直的方向上的所述第一喷嘴的最小尺寸随着离所述第一喷嘴的所述孔眼的距离增大而线性地增大。

9.根据权利要求1所述的第一器件，其中，所述第一喷嘴由金属或陶瓷形成。

10.根据权利要求1所述的第一器件，其中，所述第一喷嘴由硅形成。

11.根据权利要求1所述的第一器件，其中，所述第一喷嘴具有孔眼，该孔眼在与所述第一喷嘴的流动方向相垂直的方向上具有100至500微米的最小尺寸。

12.根据权利要求1所述的第一器件，其中，所述第一喷嘴具有孔眼，该孔眼在与所述第一喷嘴的流动方向相垂直的方向上具有20至100微米的最小尺寸。

13.根据权利要求1所述的第一器件，其中，所述第一喷嘴具有孔眼，该孔眼在与所述第一喷嘴的流动方向相垂直的方向上具有0.5至20微米的最小尺寸。

14.根据权利要求1所述的第一器件，其中，与所述第一喷嘴的所述流动方向相垂直的所述第一喷嘴的横截面是圆形的。

15.根据权利要求1所述的第一器件，其中，与所述第一喷嘴的所述流动方向相垂直的所述第一喷嘴的横截面是矩形的。

16.根据权利要求3所述的第一器件，其中，所述第一器件还包括：

所述第一气体源和第二气体源，

隔热板，该隔热板布置在所述打印头与所述第一气体源和第二气体源之间，以及

用于所述打印头、所述第一气体源以及所述第二气体源中的每一个的、能够独立地控制的热源。

17.根据权利要求1所述的第一器件，其中，所述第一器件还包括：

所述第一气体源，所述第一气体源还包括第一升华腔室和第二升华腔室；

隔热板，所述隔热板布置在所述打印头与所述第一气体源之间；

用于所述打印头、所述第一升华腔室及所述第二升华腔室中的每一个的、能够独立地控制的热源。

18.根据权利要求1所述的第一器件，其中，所述孔眼形成在来自所述打印头的突起中。