[發明專利]一種銀納米線基多層結構的復合透明導電薄膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201310684573.6
• 申請日: 2013-12-13
• 公開（公告）號: CN103730194A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發明（設計）人: 沈文鋒;徐青松;黃琦金;楊曄;宋偉杰
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: H01B5/14
• 分類號: H01B5/14;H01B13/00
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 劉誠午

技術領域

本發明涉及半導體領域，尤其涉及一種銀納米線基多層結構的復合透明導電薄膜及其制備方法。

背景技術

透明導電薄膜作為一種既透明又導電的特殊材料被廣泛應用在液晶顯示屏（LCDs）、觸摸屏（Touch?screens）、發光二極管（LEDs）、太陽電池（Solar?cells）等領域。氧化銦錫（ITO）具有的高透過率、低電阻率，成為一種應用最廣泛的透明導電薄膜。但由于銦是貴重金屬，其價格比較高，使其最終的ITO薄膜成本較高，而且銦有毒，易污染環境。因此，鋁摻雜氧化鋅薄膜（AZO）作為成本較低的透明導電薄膜，目前已成為ITO的主要替代之一。但單獨AZO或者ITO薄膜，其柔韌性較差，不耐受彎折，因此不適合直接應用在柔性電子器件中。

在新型的金屬納米線透明導電薄膜中，銀納米線薄膜由于其優異的光學、電學性能和機械柔韌性，得到了越來越多的關注。塊體銀在金屬中具有最好的導熱性和導電性，而銀的納米線結構則除了保持良好的導電性和導熱性外，其織構的網絡結構還能允許光線通過，具有較好的透明性。目前，已經報道的銀納米線薄膜的光電性能接近甚至優于ITO的性能。而且相對于ITO薄膜，銀納米線薄膜的制備方法較簡單方便，能夠實現卷對卷大面積成膜。此外，銀納米線具有的柔韌性，可以運用在柔性電子器件中，彌補ITO或AZO等金屬氧化物透明導電薄膜的柔韌性不足的缺點。

但是，單獨的銀納米線薄膜也具有一些缺陷，如銀納米線與襯底的黏附性較差，很容易從襯底上脫落，影響器件的穩定性；銀納米線織構的網絡結構表面粗糙度較大，必須通過繁瑣的工序使表面比較平整，才能運用在器件中；銀納米線易被氧化腐蝕，特別是在加熱的情況下氧化腐蝕的速率會進一步加快，導致導電性能變差。

面對以上問題，一般都可通過對銀納米線薄膜的修飾與處理，使銀納米線薄膜表面變得平整，增強與襯底的粘附力，阻止其與空氣的接觸，并且在網格空隙中增加填充物，減少載流子的傳輸路徑。公開號為CN102087884A中國發明專利公開了一種基于有機聚合物和銀納米線的柔性透明導電薄膜及其制備方法。公開號為CN102087886A中國發明專利公開了一種基于銀納米線的透明導電薄膜及其制備方法，通過一種透明粘附層把基板和銀納米線粘在一起，并在銀納米線層覆蓋一層導電聚合物，得到了一種黏附性強、減緩水氣空氣腐蝕的透明導電薄膜。專利公開號為102693772A中國發明專利公開了一種直接粘附銀納米線的透明油墨進行涂覆形成透明導電薄膜的方法。這些方法共同的特點就是采用有機聚合物進行包裹銀納米線，再形成導電膜。但一般有機聚合物的電導性較差，而形成的最終薄膜的導電性能也不高。

發明內容

本發明的目的在于克服目前現有技術的不足，提供一種光電性能良好、高柔韌性、高穩定性且制備成本低的銀納米線基多層結構的柔性復合透明導電薄膜及其制備方法。

一種銀納米線基多層結構的復合透明導電薄膜，從下至上依次包括：柔性襯底，下AZO導電層、銀納米線導電層和上AZO導電層。

本發明中的柔性襯底可以由聚苯二甲酸乙二醇酯、聚苯二甲酸丁二醇脂、或聚酰亞胺或聚碳酸制成。

因為單獨的AZO薄膜柔韌性和導電性差，而單獨銀納米線透明導電薄膜則與襯底的黏附性較差，而且在空氣中不穩定，容易氧化。本發明提出了一種在柔性襯底進行三明治結構的設計，即柔性襯底/下AZO導電層/銀納米線導電層/上AZO導電層。即在柔性襯底上先進行磁控濺射一層AZO導電膜，這層膜對襯底具有很好的粘附性，由于引入銀納米線導電層，其導電性得到了明顯提高，且同時兼具良好的透光性。此外，引入銀納米線導電層還進一步提高薄膜的抗彎曲性能。上AZO則可以很好的與覆蓋住銀納米線，提高了其抗氧化性，而且上下兩層均為AZO導電材料，這能較好的提高整個復合透明導電薄膜的機械和光電性能。與單純的AZO薄膜比較，本發明的引入銀納米線導電層，大大提高了薄膜的導電性，同時兼具較高的對透過率。且由于銀納米線的柔韌性，也使得AZO薄膜不容易發生斷裂，而且在AZO薄膜經過反復彎折后，發生了一定的斷裂，但其他電流依然可通過銀納米線的連接，在整個薄膜中進行傳輸。另外在成本計算上，AZO材料來源廣泛，價格比較低廉，因此成本低，具有良好的商業應用前景。

所述銀納米線的粒徑為30～120nm。

銀納米線的粒徑影響薄膜的光電性能，根據理論模擬計算，銀納米線粒徑在30～120nm范圍內的薄膜具有較好的光電性能。

所述銀納米線導電層中銀納米線的長度為5～60μm。