[發(fā)明專利]制備導(dǎo)電薄膜的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711020461.5
• 申請日: 2017-10-27
• 公開（公告）號: CN107863200A
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王紅麗
• 申請（專利權(quán)）人: 成都天航智虹知識產(chǎn)權(quán)運營管理有限公司
• 主分類號: H01B13/00
• 分類號: H01B13/00;H01B5/14;H01L51/56;H01L51/52
• 代理公司: 成都天嘉專利事務(wù)所(普通合伙)51211
• 代理人: 史姣姣

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種制備導(dǎo)電薄膜的方法，屬于導(dǎo)電薄膜生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，社會對新型材料的需求也越來越多。材料是人類文明進步和科技發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，材料的更新使人們的生活也發(fā)生了巨大變化。目前，蓬勃發(fā)展的新型透明而又導(dǎo)電的薄膜材料在液晶顯示器、觸摸屏、智能窗、太陽能電池、微電子、信息傳感器甚至軍工等領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用，并且正在滲透到其它科技領(lǐng)域中。由于薄膜技術(shù)與多種技術(shù)密切相關(guān)，因而激發(fā)了各個領(lǐng)域的科學(xué)家們對薄膜制備及其性能的興趣。

導(dǎo)電薄膜是一種能導(dǎo)電、實現(xiàn)一些特定的電子功能的薄膜，被廣泛用于顯示器、觸摸屏和太陽能電池等電子器件中。目前，作為一種透明而又導(dǎo)電半導(dǎo)體材料氧化銦錫(ITO），一直廣泛應(yīng)用于薄膜領(lǐng)域。通過在透明基材上采用磁控濺射蒸鍍 ITO 制備透明導(dǎo)電薄膜，透明基材包括如玻璃和聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）薄膜等。因為氧化銦錫具有高電導(dǎo)率、高通光率，所以成為制備導(dǎo)電薄膜的主要材料之一。但是，氧化銦錫導(dǎo)電薄膜在使用過程中也存在一些缺點，包括: (1)銦資源較少，導(dǎo)致價格持續(xù)上漲，使得ITO成為日益昂貴的材料，如噴涂、脈沖激光沉積、電鍍等。并且氧化銦有一定毒性，回收利用不合理易造成環(huán)境污染。（2）ITO脆的特性使其不能滿足一些新應(yīng)用 ( 例如可彎曲的柔性顯示器、觸摸屏、有機太陽能電池)的性能要求，不適用于下一代柔性電子器件的生產(chǎn)。石墨烯獨特的二維晶體結(jié)構(gòu)，賦予了它獨特的性能，研究發(fā)現(xiàn)，石墨烯具有優(yōu)良的機械性能及優(yōu)異的電學(xué)性質(zhì)，常溫下石墨烯的電子遷移率可達 15000cm2v^-1s^-1，而電阻率僅為10^-6Ωcm。石墨烯在許多方面比氧化銦錫具有更多潛在的優(yōu)勢，例如質(zhì)量、堅固性、柔韌性、化學(xué)穩(wěn)定性、紅外透光性和價格等。因此石墨烯非常有望代替氧化銦錫，用來發(fā)展更薄、導(dǎo)電速度更快的柔性電子器件。

目前，石墨烯的制備方法主要有：微機械剝離法、氧化還原法、化學(xué)氣相沉積法、有機分子插層法等。自2006年由 Somani等采用化學(xué)氣相沉積法，以莰酮(樟腦)為前驅(qū)體，在鎳箔上得到石墨烯薄膜，科學(xué)家們?nèi)〉昧撕芏嘣诓煌w上得到厚度可控石墨烯片層的研究進展。通過在金屬基體上進行化學(xué)刻蝕，石墨烯片層分離開來并轉(zhuǎn)移到另一基體上，這就免去了復(fù)雜的機械或者化學(xué)處理方法而得到高質(zhì)量的石墨烯片層。韓國和日本等國紛紛采用這種方法制備出了大尺寸石墨烯透明導(dǎo)電薄膜，期望的主要應(yīng)用領(lǐng)域是在平面顯示器上，充當(dāng)陽極。例如在新的有機發(fā)光顯示器（OLED）上的開發(fā)，OLED 具有成本低、全固態(tài)、主動發(fā)光、亮度高、對比度高、視角寬、響應(yīng)速度快、厚度薄、低電壓直流驅(qū)動、功耗低、工作溫度范圍寬、可實現(xiàn)軟屏顯示等特點，成為未來顯示器技術(shù)的發(fā)展方向。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種新的制備導(dǎo)電薄膜的方法，生產(chǎn)成本低，方法簡單，透光率高，且能生產(chǎn)出大面積的石墨烯導(dǎo)電薄膜，能夠滿足大規(guī)模生產(chǎn)的需求。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

制備導(dǎo)電薄膜的方法，包括以下步驟：

A．沉積金屬銅層

在潔凈、干燥的玻璃板上沉積5-10nm的金屬銅層；

B、制備氧化石墨烯薄膜層

在金屬銅層上涂布氧化石墨烯水溶液，在60～90℃條件下烘干，形成厚度為20～30μm的氧化石墨烯薄膜層；

C．沉積石墨烯層

采用CVD法在氧化石墨烯薄膜層上沉積石墨烯薄膜層，所述石墨烯薄膜層的厚度為40～50μm；所述CVD法沉積過程中，碳源為甲烷，氣體為體積比為2～5:1的H₂和He的混合氣體；所述甲烷與混合氣體的體積比為8～10:1；

D．干燥

將步驟C得到的半成品進行干燥即可。

步驟A中，所述沉積金屬銅層的方法為磁控濺射法，本底真空度：5×10^-5～2×10^-4Pa，濺射壓力3～5Pa，襯底溫度30～70℃。

步驟C中，所述CVD法沉積石墨烯薄膜層過程中，沉積的溫度為700～750℃，沉積的壓力為1×10^-4～2×10^-4Pa。

步驟D中，所述干燥的條件為110～130℃下干燥5～10min。

本發(fā)明的有益效果：