[發(fā)明專利]一種透明導(dǎo)電薄膜及采用晶界印刷法制備該薄膜的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710491081.3
• 申請(qǐng)日: 2017-06-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108206070B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林智杰;林錦新
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所
• 主分類號(hào): H01B5/14
• 分類號(hào): H01B5/14;H01B1/08;H01B13/00
• 代理公司: 北京知元同創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11535
• 代理人: 劉元霞;牛艷玲

本發(fā)明公開(kāi)了一種透明導(dǎo)電薄膜及采用晶界印刷法制備該薄膜的方法，所述導(dǎo)電薄膜包括透明基底和覆蓋其上的透明氧化物層，以及在所述透明氧化物層上的晶界處形成的金屬網(wǎng)格；所述透明導(dǎo)電薄膜兼具氧化物透明導(dǎo)電薄膜和金屬網(wǎng)格透明導(dǎo)電薄膜的優(yōu)勢(shì)，具有可撓曲、導(dǎo)電率高、透過(guò)率高和制備工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)，所述透明導(dǎo)電薄膜的方阻為0.1～200Ω/sq，所述透明導(dǎo)電薄膜的透過(guò)率為20?80％。本發(fā)明的制備方法采用晶界印刷法在透明氧化物層的晶界處形成金屬網(wǎng)格，制備工藝簡(jiǎn)單，工藝環(huán)保，原料利用率高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種透明導(dǎo)電薄膜及采用晶界印刷法制備該薄膜的方法，屬于微電子制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

透明導(dǎo)電薄膜是一種既能導(dǎo)電又可在可見(jiàn)光范圍內(nèi)具有高透光率的一種薄膜，其在太陽(yáng)能電池、顯示器和其他許多光伏行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。氧化銦錫(ITO)因具有較高的導(dǎo)電性和光學(xué)透明性，目前已經(jīng)成為一種廣泛應(yīng)用的商業(yè)化的透明導(dǎo)電薄膜，但是銦資源稀缺，因而開(kāi)發(fā)出一種高透明、高導(dǎo)電、廉價(jià)的透明導(dǎo)電薄膜已是大勢(shì)所趨。氧化鋅鋁(AZO)等替代材料因原材料資源廉價(jià)，性能優(yōu)良受到廣泛關(guān)注，成為ITO的潛在替代品。研究表明，AZO陶瓷的網(wǎng)格狀晶界處存在電子和光的散射，對(duì)薄膜的光透過(guò)率和電導(dǎo)率都存在不利的影響，尤其是當(dāng)Al含量過(guò)量時(shí)，在晶界上析出的氧化鋁將造成薄膜電導(dǎo)率的顯著下降。同時(shí)，純陶瓷相材料脆性較大，并不利于在柔性電子上的應(yīng)用。

近年來(lái)，隨著物聯(lián)網(wǎng)革命的掀起，以可穿戴設(shè)備和柔性顯示器等為代表的柔性電子市場(chǎng)正呈現(xiàn)井噴的狀態(tài)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2016年全球柔性電子市場(chǎng)規(guī)模已達(dá)到238億美元。金屬網(wǎng)格是一種近年來(lái)備受關(guān)注的柔性透明導(dǎo)電材料，這類材料是利用金屬網(wǎng)格中的網(wǎng)線導(dǎo)電，同時(shí)利用網(wǎng)孔透光、金屬良好的塑形使得這種薄膜可以實(shí)現(xiàn)柔性應(yīng)用。目前已見(jiàn)報(bào)道的金屬網(wǎng)格多需要利用激光刻蝕等方法制備網(wǎng)格模板，在采用磁控濺射或納米粒子填充等方法制備網(wǎng)絡(luò)圖案，工藝流程繁瑣、材料利用率低、模板剝離技術(shù)高。因此，為了縮短網(wǎng)格模板制備流程，提出一種新型的免剝離模板將有望提高帶有金屬網(wǎng)格的透明導(dǎo)電材料的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品性能。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種透明導(dǎo)電薄膜及采用晶界印刷法制備該薄膜的方法。

本發(fā)明的目的是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種透明導(dǎo)電薄膜，所述導(dǎo)電薄膜包括透明基底和在其上的透明氧化物層，以及在所述透明氧化物層上的晶界處形成的金屬網(wǎng)格。

根據(jù)本發(fā)明，所述透明氧化物層的厚度為20～10000nm，例如為20nm、50nm、100nm、200nm、500nm、800nm、1000nm、3000nm、5000nm、8000nm、10000nm。

根據(jù)本發(fā)明，所述金屬網(wǎng)格的孔徑為20～50000nm，優(yōu)選為100～50000nm，例如為100nm、300nm、500nm、1000nm、2000nm、3000nm、5000nm、10000nm、25000nm、30000nm、50000nm；

根據(jù)本發(fā)明，所述金屬網(wǎng)格的網(wǎng)線寬度為1～30000nm，優(yōu)選為1～3000nm，例如為1nm、5nm、10nm、30nm、100nm、200nm、400nm、500nm、800nm、1000nm、1500nm、3000nm。

根據(jù)本發(fā)明，所述金屬網(wǎng)格的網(wǎng)線厚度為1～3000nm，優(yōu)選為1～1000nm，例如為1nm、5nm、10nm、30nm、100nm、200nm、400nm、500nm、800nm、1000nm。

根據(jù)本發(fā)明，所述透明氧化物層包括所有透明導(dǎo)電金屬氧化物層，優(yōu)選為氧化鋅鋁層(AZO)、氧化鋅層、氧化鈦層、氧化銦錫層(ITO)、CuAlO₂層。

根據(jù)本發(fā)明，所述透明導(dǎo)電薄膜是采用晶界印刷法制備的。具體的，使用腐蝕液對(duì)氧化物層進(jìn)行晶界腐刻，然后將金屬墨水置于腐刻后的透明氧化物層上，加熱，制備得到透明導(dǎo)電薄膜。