[發明專利]金屬納米線薄膜

有效

• 申請號: 200980143312.5
• 申請日: 2009-09-01
• 公開（公告）號: CN102203318A
• 公開（公告）日: 2011-09-28
• 發明（設計）人: 吉爾·馬爾科維奇;丹尼爾·阿祖拉;奧爾加·克里切維斯基
• 申請（專利權）人: 特拉維夫大學拉瑪特有限公司
• 主分類號: C23C18/14
• 分類號: C23C18/14;C23C18/16;C23C18/34;C23C18/40;C23C18/44;C23C18/48;H05K3/18
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 丁香蘭;龐東成

技術領域

本發明涉及金屬納米線薄膜的形成。

背景技術

透明的導電性薄膜的應用非常多。最吸引人的應用是作為透明電極用于低成本光伏及其他的光電應用。發光裝置往往需要這樣的電極，特別是大面積的顯示器。目前，現有技術采用導電金屬氧化物膜，主要是氧化銦-錫(ITO)和摻雜的氧化鋅來用于這些應用。這些膜具有有限的透明度/電導率平衡(trade-off)，而且要通過昂貴的真空沉積技術制造。這樣的膜也較為堅硬且脆弱，因而對于諸如塑料電子等撓性涂層是不適用的。一直被考慮的撓性替代物是導電性聚合物的膜，但是這種膜的導電性較差，而且對輻射和化學攻擊更為敏感，因此不是用于ITO替代的良好候選物。

近年來，尋找這些透明的氧化物電極的替代品的興趣與日俱增。主要的候選物是碳納米管類的電極。不過，這種膜就電導率對可見光透過率而言沒能超過ITO膜的性能。在生產高導電性的透明的碳納米管網膜時存在一些問題。管的有限的溶解性使得很難將其分散在用于有效涂層應用的各種溶劑中。為生成這樣的分散液，需要高分子量的高分子表面活性劑，其在碳納米管的周圍形成了絕緣的或半導電的層[1]，因而顯著增加了管間的接觸電阻。

另一種替代品是使用純的碳納米管網或織物來用于該目的，但是此處納米管的密度過高，光的透射下降，因此難以將這種網狀物整合在薄膜裝置中。對于由各種氧化物和半導體構成的其他類型的預制納米線而言，也存在同樣的困難。

近來，已經提出以由高縱橫比的納米結構體構成的導電薄膜作為金屬氧化物類透明電極(特備是與導電聚合物類裝置結合時)的替代品[2，3，4]。由金屬納米線構成的這種膜具有很高的電導率并同時維持了低至約1％的金屬體積分率，因而高度透明。

在最近的15年已經開發了用于合成導電的和半導電的納米線的許多方案。已經實現了對納米線的幾何形狀和組成的極高的控制水平，包括沿著納米線或橫斷納米線的組成的調制。通過使催化劑顆粒定位在所選定的位置，在碳納米管和半導體納米線的催化生長中獲得了對納米線生長的位置和取向的控制。不過，形成這種細長的納米物體的均勻薄膜以獲得大面積的高導電性網狀物的任務更加難以實現。需要高分子量的高分子表面活性劑以在各種溶劑中分散納米線/納米管。這些聚合物通常在納米線上形成絕緣屏障，因而將需要進行退火以減小線間電阻(inter-wire?resistance)[2]，除非聚合物本身是(半)導電性的[1，4]。

Peumans等近來發表了關于無規的銀納米棒網電極作為聚合物類太陽能電池中的金屬氧化物膜的替代品的第一次測算和論證[2]。Peumans等使用平均縱橫比為約84的預制的銀納米棒，其涂覆有高分子量的聚合物并分散在溶劑中以制備薄的導電膜。所述膜需要充分地退火以降低納米棒之間的接觸電阻，這可能是限制該膜的性能的主要因素。所述膜具有與ITO膜相當的透射率和電導率，當其用于聚合物太陽能電池時顯示出比ITO類似物高19％的光電流。

通過使用各種方法，也已經在油胺中制備出金納米線。

參考文獻

[1]美國專利申請第20080088219號，Transparent?carbon?nanotube?electrode?using?conductive?dispersant，Yoon，S.M.等，13/4/2007。

[2]Lee，J-Y.，Connor，S.，T.Cui，Y.，Peumans，P.，Solution-Processed?Metal?Nanowire?Mesh?Transparent?Electrodes，Nano?Lett.8，689-692(2008)。

[3]Kang，M.G.，Kim，M.S.，Kim，J.，Guo，L.J.，Organic?Solar?Cells?Using?Nanoimprinted?Transparent?Metal?Electrodes，Adv.Mater.20，4408-4413(2008)。

[4]Hellstrom，S.L.，Lee，H.W.，Bao，Z.，Polymer-Assisted?Direct?Deposition?of?Uniform?carbon?nanotube?bundle?networks?for?high?performance?franspar