[發明專利]一種雙層減反結構與石墨烯復合的透明導電薄膜制備方法

有效

• 申請號: 201810462847.X
• 申請日: 2018-05-15
• 公開（公告）號: CN108648883B
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 李德增;孫小靜;劉莉月;張小玲;程園;路晴
• 申請（專利權）人: 華東師范大學
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L31/0216;H01B13/00;H01B5/14
• 代理公司: 上海藍迪專利商標事務所(普通合伙) 31215
• 代理人: 徐筱梅;張翔

本發明公開了一種雙層減反結構與石墨烯復合的透明導電薄膜制備方法，其特點是將鍍制雙層減反結構的SiO₂實心納米球/酸催化SiO₂薄膜的基片采用CVD銅顆粒輔助催化氣相沉積石墨烯制得透明導電薄膜，其具體制備包括：SiO₂溶膠和SiO₂實心納米球溶膠的制備、聚電解質結構層和雙層減反結構層的鍍制以及雙層減反結構層與石墨烯的復合等步驟。本發明與現有技術相比具有折射率逐級變化的雙層減反結構，在可見光波段具有較好的減反性能，有效減少基底的反射，提高石墨烯透明導電薄膜的透過率，使用在光伏電池、平板顯示器等眾多光電設備中具有極大的應用價值和前景。

技術領域

本發明涉及材料化學技術領域，具體地說是一種SiO₂實心納米球/酸催化納米薄膜的雙層減反結構與石墨烯復合透明導電薄膜的制備方法。

背景技術

透明導電薄膜作為光電器件中的一個重要組成部分而被廣泛研究和應用，石墨烯以其高的光學透過率和優異的導電性，成為可以替代傳統氧化銦錫和摻氟氧化錫等的一種很有前途的透明導電薄膜。[(1) Ning J, Hao L, Jin M, et al. AdvancedMaterials, 2017, 29, 1605028. (2) Guo C, Kong X, Ji H. Journal of Nanoscienceand Nanotechnology, 2018, 18，4337-4342. (3) Wang Y, Huang K, Derré A, et al.Carbon, 2017, 121，217-225.]傳統的石墨烯透明導電薄膜的制備方法一般都需要一個復雜的轉移過程，在這個過程中難免會對石墨烯的性能有一定的影響。為了進一步提高石墨烯透明導電薄膜的性能，一些研究者采用了石墨烯與銀納米線的復合[Ye N, Yan J, XieS, et al. Nanotechnology, 2017, 28, 305402.]、與碳納米管的復合[Kim S H, SongW, Jung M W, et al. Advanced Materials, 2014, 26,4247-4252.]以及化學摻雜[JiQ, Shi L, Zhang Q, et al. Applied Surface Science, 2016, 387, 51-57.]等方法。這些方法雖然提高了石墨烯透明導電薄膜的導電性，但對透過率的提高并沒有明顯的幫助，在石墨烯與基底之間引入單層SiO₂納米多孔減反結構 [Liu L, Cheng Y, Zhang X,et al. Surface and Coatings Technology, 2017, 325, 611-616. ]和單層SiO₂納米球陣列結構[韓霜霜, 劉莉月, 單永奎, 等. 無機材料學報, 2017, 32, 197-202.]可以在一定程度上同時提高石墨烯透明導電薄膜的光學和電學性能，但這兩種結構在力學性能、耐候性等方面均需要進一步的提升。為了得到具有更好的機械性能、力學性能、耐候性和熱學穩定性，同時具有寬光譜減反的雙層結構以提高石墨烯透明導電薄膜的性能，本發明公開了一種SiO₂納米球/酸催化SiO₂納米薄膜折射率逐級變化的雙層減反結構與石墨烯復合的透明導電薄膜的制備方法。SiO₂實心納米球/酸催化納米薄膜雙層減反結構可有效降低基底的反射，提高透明導電薄膜的光學透過率。銅顆粒輔助催化技術可直接在雙層減反結構上沉積高質量的石墨烯，同時結合雙層減反結構對石墨烯電子傳輸的調控，從而實現透明導電薄膜電學性能的提高。制備的復合透明導電薄膜在光伏電池、平板顯示器等眾多光電設備中具有極大的實際應用價值和前景。

發明內容