[發明專利]一種含有功能調節層的透明導電薄膜

有效

• 申請號: 201710298779.3
• 申請日: 2017-04-27
• 公開（公告）號: CN107123468B
• 公開（公告）日: 2019-07-30
• 發明（設計）人: 徐明生
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H01B5/14
• 分類號: H01B5/14;H01B1/04;H01B1/02;C01B32/158;C01B32/182;B82Y30/00
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 陳華

本發明涉及一種含有功能調節層的透明導電薄膜，包括：在基底上依次層疊設置的導電納米線管層、石墨烯薄膜層和功能調節層；所述功能調節層為金屬氧化物、金屬硫化物或者金屬氧化物與金屬硫化物的復合材料。該透明導電薄膜能夠與LEDs或薄膜太陽能電池的活性層材料形成優異電接觸特性，可以調節空穴和電子的注入，從而提高器件的性能。

技術領域

本發明涉及導電材料領域，具體涉及一種含有功能調節層的透明導電薄膜。

背景技術

透明導電薄膜材料廣泛應用于觸摸屏、各種顯示器件、LED顯示器、太陽能電池等光電子器件中。目前市場上的透明導電薄膜，97％以上是含稀土金屬銦的氧化錫銦(ITO)制備的透明導電材料，ITO作為透明電極材料具有較高的透明度高，面電阻可以低至但是金屬銦在地殼中的含量有限，導致成本逐年升高；同時，ITO存在化學性質和熱性質不穩定、機械脆性等缺陷，使得ITO無法更好應用于透明導電薄膜材料中。

可穿戴光電器件的快速發展，對透明導電薄膜提出了更高的要求，比如機械柔性、重量輕、可折疊等。所以迫切需要尋找一種高光透過率、低面電阻、可彎曲、可折疊的新型透明導電材料。為解決ITO導電透明電極存在的上述問題，研究人員相繼研發了金屬網柵、石墨烯薄膜、碳納米管薄膜、金屬氧化物等透明導電材料。

其中，石墨烯是一種由碳原子以sp²雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面二維材料，是單個碳原子厚度的二維材料，其厚度約為0.34nm。石墨烯作為一種半金屬材料，其特殊的孔隙結構決定了其具有柔性的特點。石墨烯內部載流子濃度高達10¹³cm^-2，其理論遷移率能達到200,000cm²/V·s，而且單層石墨烯的透光率達到97.7％，這些獨特且優異的性質使得石墨烯成為柔性透明電極材料最有潛力的替代品之一。

盡管上述的導電薄膜在透光性、面電阻等方面能夠達到ITO的性能，但是，在實際的器件應用中，僅僅考慮透光性和面電阻的性能要求是不夠的。比如在LED顯示器件和薄膜太陽能電池中，還必須考慮電子和空穴在層與層之間界面的注入，界面的能壘大小直接影響載流子在界面的注入與傳輸，影響器件的性能；同時，器件的穩定性也直接影響商品的應用。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種含有功能調節層的透明導電薄膜，能夠與LEDs或薄膜太陽能電池的活性層材料形成優異電接觸特性，可以調節空穴和電子的注入，從而提高器件的性能。

本發明所提供的技術方案為：

一種含有功能調節層的透明導電薄膜，包括：在基底上依次層疊設置的導電納米線管層、石墨烯薄膜層和功能調節層；所述功能調節層為金屬氧化物、金屬硫化物或者金屬氧化物與金屬硫化物的復合材料。

上述技術方案中，功能調節層主要是從實際器件的工作原理出發而設計的，與基底/導電納米線管層/石墨烯薄膜層一起構成疊層結構而成為本發明的透明導電薄膜。

功能調節層的主要功能是調節導電納米線管層/石墨烯薄膜層與相關器件的其它層(比如活性層)之間的界面特性，設計功能層的目的是為了達到調控空穴和電子的注入和傳輸特性以及其它界面特性，提高器件的整體性能。

所述金屬氧化物或金屬硫化物中的金屬選自元素周期表中的IIIB，IVB，VB，VIB，VIIIB，IIB或者IIIA簇中的金屬，包括但不限于Sc,Y,Ti,V,Nb,Cr,Mo,W,Mn,Re,Fe,Co,Ni,Cu,Zn,Al,Mg,Sb或Ca。

優選的，所述導電納米線管層由銅納米線、銀納米線、鋁納米線或碳納米管中的至少一種組成。所述銅納米線、銀納米線、鋁納米線或碳納米管可以是純的，也可以是為調節導電性能而摻雜的或形成合金的銅納米線、銀納米線、鋁納米線或碳納米管。