[發(fā)明專利]基于石墨烯的透明導(dǎo)電薄膜的圖案化方法

有效

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• 申請日: 2014-03-26
• 公開（公告）號: CN104945014A
• 公開（公告）日: 2015-09-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳新江
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州漢納材料科技有限公司
• 主分類號: C04B41/53
• 分類號: C04B41/53
• 代理公司: 南京利豐知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王鋒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種柔性透明導(dǎo)電薄膜的生產(chǎn)方法，尤其涉及一種可實(shí)現(xiàn)圖案化基于石墨烯的透明導(dǎo)電薄膜的全印刷工業(yè)化制備方法。

背景技術(shù)

透明導(dǎo)電薄膜在諸多領(lǐng)域擁有十分廣闊的應(yīng)用前景，如觸摸屏、液晶顯示、太陽能電池、LED照明等。目前最流行的透明導(dǎo)電薄膜是基于ITO的導(dǎo)電材料，因ITO的脆性及資源受限等問題，新的可替代性材料正在源源不斷被開發(fā)出來。納米碳材料，例如，石墨烯，因C=C具有較好的電子遷移效應(yīng)，具有在可見光透明且導(dǎo)電的效果，是今后取代ITO的最理想材料之一。然而，C的性能穩(wěn)定，不被酸堿所溶解，所制備的薄膜往往需要使用激光來進(jìn)行圖案化。激光雖然具有蝕刻效果好，蝕刻精度高、無污染等優(yōu)點(diǎn)，但激光蝕刻存在如下缺點(diǎn)：

1.?激光蝕刻效率低下。激光存在焦深問題，每次蝕刻都需要反復(fù)調(diào)整焦距，同時(shí)在保證蝕刻良率的前提下，激光蝕刻的通常速率為2-3m/s，在同等投資情況下，激光蝕刻線的效率遠(yuǎn)低于酸堿蝕刻線；

2.?對于大面積蝕刻，激光往往存在費(fèi)時(shí)且蝕刻不徹底的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了激光蝕刻在圖案化透明電極領(lǐng)域的大面積推廣；

3.?激光無法實(shí)現(xiàn)雙面蝕刻效果，因透明導(dǎo)電薄膜一般較薄（數(shù)十到數(shù)百微米），在蝕刻一面的同時(shí)，薄膜無法阻擋激光對另一面的蝕刻，造成應(yīng)用的極大局限性。

4.?激光蝕刻設(shè)備的維護(hù)成本高。激光光源屬于消耗品，長期工作不僅需要決絕其散熱問題，還需要定期更換光源，維護(hù)成本高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的主要在于提供一種大面積、大線寬圖案化基于石墨烯的透明導(dǎo)電薄膜的生產(chǎn)方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

一種基于石墨烯的透明導(dǎo)電薄膜的圖案化方法，包括：

提供透明導(dǎo)電薄膜，包括選定基底和覆設(shè)于選定基底表面的透明導(dǎo)電層，所述透明導(dǎo)電層主要由石墨烯構(gòu)成，

以具有設(shè)定鏤空圖形結(jié)構(gòu)的掩模掩蓋所述透明導(dǎo)電層；

將所述透明導(dǎo)電薄膜置入蝕刻室內(nèi)，再通入工作氣體并生成可與石墨烯反應(yīng)生成氣態(tài)產(chǎn)物但不損傷所述基底和掩模的等離子體，而后以所述等離子體將從所述掩模的鏤空圖形結(jié)構(gòu)中暴露出的透明導(dǎo)電層局部區(qū)域完全除去，而使所述透明導(dǎo)電層被掩模遮蓋的其余區(qū)域被保留，完成對所述透明導(dǎo)電薄膜的圖案化處理。

作為可選的實(shí)施方案之一，該方法可以包括如下步驟：

（1）將在所述透明導(dǎo)電層上涂覆光刻膠，而后加工形成具有設(shè)定鏤空圖形結(jié)構(gòu)的掩模；

（2）將所述透明導(dǎo)電薄膜置入蝕刻室內(nèi)，并對蝕刻室進(jìn)行抽真空處理，而后通入工作氣體（也可伴以載氣）并進(jìn)行輝光放電，生成所述等離子體，其后以所述等離子體將從所述掩模的鏤空圖形結(jié)構(gòu)中暴露出的透明導(dǎo)電層局部區(qū)域完全除去，而使所述透明導(dǎo)電層被掩模遮蓋的其余區(qū)域被保留，從而獲得圖案化的透明導(dǎo)電薄膜。

作為較為優(yōu)選的實(shí)施方案之一，該方法還可以包括：至少在所述選定基底的相對的兩個(gè)側(cè)面上分別覆設(shè)至少一層透明導(dǎo)電層。

進(jìn)一步的，所述工作氣體為在等離子狀態(tài)下能與碳反應(yīng)生成揮發(fā)性物質(zhì)的潔凈氣體，包含空氣、氫氣、氮?dú)狻⒀鯕狻⒌难趸铩⒙然铩⒎镏械娜我环N或兩種以上的組合。

作為較為優(yōu)選的實(shí)施方案之一，在該方法中，當(dāng)通入工作氣體后，所述蝕刻室內(nèi)的氣壓維持在5-100Pa。

作為較為優(yōu)選的實(shí)施方案之一，在該方法中，所述等離子體的激發(fā)功率在10-1000W，驅(qū)動(dòng)方式可以包括但不限于：頻率為13.56MHz的單一射頻驅(qū)動(dòng)方式或者一個(gè)以上高頻與低頻電源組合而成的多頻電源驅(qū)動(dòng)方式（包括雙頻電源驅(qū)動(dòng)方式）。。

作為較為優(yōu)選的實(shí)施方案之一，該方法還可以包括：

在所述透明導(dǎo)電薄膜置入蝕刻室之后，還對蝕刻室內(nèi)腔進(jìn)行了抽真空處理，使蝕刻室內(nèi)的真空度達(dá)到10Pa以下，而后再通入工作氣體。

作為較為優(yōu)選的實(shí)施方案之一，該方法還可以包括：

在所述透明導(dǎo)電薄膜置入蝕刻室之后，還對蝕刻室內(nèi)腔進(jìn)行了抽真空處理，使蝕刻室內(nèi)的真空度達(dá)到5-100Pa，尤其優(yōu)選在10Pa以下，而后再通入工作氣體。

作為較為優(yōu)選的實(shí)施方案之一，該方法還可以包括：

完成對所述透明導(dǎo)電薄膜的圖案化處理后，再次對蝕刻室內(nèi)腔進(jìn)行抽真空處理，而后通入經(jīng)高效過濾的潔凈壓縮空氣排空，并取出圖案化的透明導(dǎo)電薄膜。

進(jìn)一步的，該方法還可包括：

完成對所述透明導(dǎo)電薄膜的圖案化處理后，采用選定溶劑溶解去除所述掩模。