[發明專利]一種基于金屬納米網格的透明電極及其制備方法

在審

• 申請號: 201410759527.2
• 申請日: 2014-12-11
• 公開（公告）號: CN104485279A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發明（設計）人: 董鳳良;陳佩佩;閆蘭琴;李志琴;李志剛;褚衛國
• 申請（專利權）人: 國家納米科學中心
• 主分類號: H01L21/28
• 分類號: H01L21/28
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟;楊晞

技術領域

本發明涉及電子器件領域，尤其涉及一種基于金屬納米網格的透明電極及其制備方法。

背景技術

透明電極指在可見光區域內同時具備高光透過率(85％以上)與低電阻率(1×10^-3Ω·㎝以下)特性的電極。透明電極主要應用在平面顯示、太陽能電池、觸控面板、電子紙、透明晶體管等領域。

目前氧化錫銦(ITO)透明電極因為有較好的光電性質被廣泛應用，但是傳統的ITO透明電極暴露出越來越多的問題：(1)ITO的化學性質和熱性質不穩定；(2)In是一種稀有金屬，價格昂貴且有毒；(3)相對Ag、Ni等金屬而言，ITO的電阻率較高不能滿足眾多器件對低電阻率的要求；(4)ITO在紫外波段的低光透過率限制其應用；(5)在柔性基底上制備的ITO薄膜電極在基板發生彎曲時產生裂紋，并且薄膜電阻隨彎曲次數增加顯著增大。所以亟需發展高透過率、低電阻的新型電極替代ITO以滿足市場需求。

CN?103700446A公開了一種銀納米線-氧化鋅復合型透明電極的制備方法。CN?103943171A公開了一種透明電極及其制備方法，透明電極由銀納米線和氧化鋅納米線通過單層結構混合組裝附著在透明襯底上構成。CN?104040639A也涉及一種基于金屬納米線的透明電極的制備。針對金屬鈉米線的合成，現有的合成金屬納米線方法不得不使用微乳泵緩慢滴加前驅液來減少副產物和獲得超長的銀納米線。但所述制備工藝復雜且不能量產，因此，不適于工業化生產。另外，對于合成的金屬納米線需要進行一系列后處理，以調節金屬納米線溶液的濃度、粘度、表面張力等參數來控制納米線密度和均勻性。

CN?103943790A公開了一種石墨烯復合柔性透明電極及其制備方法，經溶液超聲剝離的化學氣相沉積石墨烯片與導電高分子材料復合，形成位于柔性透明基板表面的石墨烯復合透明導電薄膜。CN?103236320A公開了一種金屬網格-石墨烯透明電極制作方法及其用于制作觸摸屏的方法。目前石墨烯的制備和轉移技術尚不能滿足大規模生產的需求，因而基于石墨烯的透明電極應用也受到限制。

CN?101246911A公開了一種金屬微網格透明電極及其制備方法，該透明電極為有序的金屬微網格狀結構，該透明電極的金屬微網格厚度為10～50nm；網格寬度為140～800nm；其孔徑為1～6μm。受單分散聚苯乙烯微球組裝單層膠體晶體模板的限制，其網格寬度和孔徑無法調節，因而也無法優化透明電極性能。CN?104134736A公開了一種透明電極及其制作方法，使用自組裝方法形成周期性結構作為掩膜鋪設金屬電極，通過金屬網格的孔洞實現電極的透明功能。自組裝方法獲得的線寬不易調整，均勻性差，且效率低，無法滿足大規模生產。

因此，本領域亟需開發一種基于金屬納米網格的透明電極及其制備方法，所述方法在保證透明電極導電性和透光率的同時具備操作簡單，方便集成和大規模生產，并且能夠對金屬納米網格的線寬、厚度和周期結構的周期進行調節，以便調控透明電極的導電性及透光率。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種基于金屬納米網格的透明電極及其制備方法。所述透明電極采用常規的微納加工工藝制備，方法簡單易行，其基于硅襯底，易于集成和大規模生產。同時，制備得到的透明電極可以通過調節金屬納米網格的線寬、厚度和周期結構的周期來調控透明電極的導電性及透光率。

本發明目的之一是提供一種基于金屬納米網格的透明電極的制備方法，所述方法包括如下步驟：

(1)在硅襯底上旋涂光刻膠并烘烤；

(2)曝光顯影，在硅襯底上將光刻膠刻蝕出納米網格圖形；

(3)在納米網格圖形的光刻膠上沉積金屬層；

(4)剝離除去光刻膠，獲得形成于硅襯底上的金屬納米網格；

(5)在金屬納米網格上旋涂粘合劑，并粘附透明襯底，并固化；

(6)腐蝕除去硅襯底，獲得基于透明襯底上的金屬納米網格透明電極。

本發明首先在硅片上通過對光刻膠進行曝光顯影，獲得金屬納米網格，方法簡單易行，之后通過粘合劑與透明襯底(種類不限)結合，最后腐蝕除掉硅襯底，完成將金屬納米網格透明電極轉移至透明襯底的過程。本發明所述基于金屬納米網格透明電極的制備方法所使用的曝光顯影、腐蝕硅襯底等工藝均是常見的半導體處理方法，技術成熟，兼容性好，易集成和大規模生產。另外，本發明提供的透明電極可以通過控制金屬納米網格的線寬、厚度和周期結構的周期來調控透明電極的導電性及透光率，并且所述透明電極能夠調控和剪裁。