[發明專利]一種透明導電玻璃及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201710641611.8
• 申請日: 2017-07-31
• 公開（公告）號: CN107705873B
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 楊曉楊;潘鋒;梁軍;閔煜鑫
• 申請（專利權）人: 北京大學深圳研究生院
• 主分類號: H01B1/16
• 分類號: H01B1/16;H01B5/14;H01B13/00
• 代理公司: 深圳鼎合誠知識產權代理有限公司 44281
• 代理人: 郭燕

本申請公開了一種透明導電玻璃及其制備方法和應用。本申請的透明導電玻璃，包括無定形襯底和附著在無定形襯底上的透明導電薄膜，其中，透明導電薄膜為銳鈦礦相(004)取向的金屬摻雜二氧化鈦薄膜。本申請的透明導電玻璃，率先在無定形襯底上形成了晶粒生長方向排布一致的銳鈦礦相(004)取向的金屬摻雜二氧化鈦薄膜，大大提高了透明導電玻璃的導電性能。并且，本申請的透明導電玻璃，制備方法簡單、易操作、成本低，適用于大面積生產；本申請的制備方法所制備的金屬摻雜二氧化鈦薄膜中銳鈦礦相(004)取向程度可調控，可以滿足不同的使用需求。

技術領域

本申請涉及透明導電薄膜領域，特別是涉及一種透明導電玻璃及其制備方法和應用。

背景技術

隨著世界范圍內柔性顯示產業的迅猛發展，大面積的透明導電氧化物(縮寫TCO)玻璃基板的需求將長時間保持迅猛增長。據初步測算，到2020年世界范圍內TCO玻璃基板的需求量將超過12億平方米。現有產業界廣泛應用的透明導電膜主要包括氧化銦錫(縮寫ITO)，氧化鋅鋁(縮寫AZO)和氟摻雜氧化錫(縮寫FTO)三大類。其中ITO因大量使用昂貴的銦材料，使其應用受到極大限制。FTO和AZO體系的光電性能接近ITO水平，在平板顯示器中得到部分應用，但是FTO和AZO的制備過程中需要引入高溫工藝，對生產條件要求比較高，因此對FTO和AZO的廣泛應用造成了限制。

為了進一步降低成本，避免使用稀有金屬銦，且不降低導電薄膜的性能，使TCO在生產中更具競爭優勢，二氧化鈦基薄膜以其優異的光電性能及價廉且資源豐富，吸引了人們的廣泛關注。但是在磁控濺射中，無定型基底生長的二氧化鈦基薄膜往往表現出(101)取向生長，(101)取向的二氧化鈦導電膜的載流子遷移率很低，極大地限制了薄膜導電性能的提高。而(004)擇優生長的薄膜則具有更高的載流子遷移率，是(101)取向的3-6倍，從而可以優異地提高導電性能。

現有技術中，生長(004)取向二氧化鈦基導電薄膜的方法，只有兩種方法，即以外延基底進行外延生長和以Ca₂Nb₃O₁₀納米片修飾基底后進行外延生長。其中，以外延基底進行外延生長這一方法，因制備面積有限和成本昂貴，只能限于實驗室使用。而以Ca₂Nb₃O₁₀納米片修飾基底這一方法，則增加了制備的復雜程度，且Ca₂Nb₃O₁₀納米片往往采用提拉法來實現，這就增加了基底修飾難度。

發明內容

本申請的目的是提供一種新構造的透明導電玻璃及其制備方法和應用。

本申請采用了以下技術方案：

本申請一方面公開了一種透明導電玻璃，包括無定形襯底和附著在無定形襯底上的透明導電薄膜，其中，透明導電薄膜為銳鈦礦相(004)取向的金屬摻雜二氧化鈦薄膜。

需要說明的是，本申請的關鍵是在無定形襯底上制備形成了銳鈦礦相(004)取向的金屬摻雜二氧化鈦薄膜，因為(004)取向的金屬摻雜二氧化鈦薄膜具有更高的載流子遷移率，所以大大提高了透明導電玻璃的導電性能。雖然(004)取向的金屬摻雜二氧化鈦薄膜本身是已知的晶相結構，并且，其具有高載流子遷移率也是已知的；但是，通常在無定形襯底上只能制備形成(101)取向的金屬摻雜二氧化鈦薄膜，不能形成(004)取向的金屬摻雜二氧化鈦薄膜，本申請通過特殊的制備方法在無定形襯底制備形成了銳鈦礦相(004)取向的金屬摻雜二氧化鈦薄膜，從而提出一種新的導電性能優異的透明導電玻璃。

優選的，導電薄膜的晶粒生長方向排布一致。

優選的，金屬摻雜二氧化鈦薄膜中摻雜元素為鈮和/或鉭。

優選的，鈮的摻雜的量為總重量的0.1-20％，鉭摻雜的量為總重量的0.1-20％；優選的，鈮的摻雜的量為總重量的1.5-7％，鉭摻雜的量為總重量的1.5-7％。