[發明專利]一種柔性透明電極

有效

• 申請號: 202110760901.0
• 申請日: 2021-07-06
• 公開（公告）號: CN113496790B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 錢浩亮;張譯勻
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H01B5/14
• 分類號: H01B5/14
• 代理公司: 浙江素豪律師事務所 33248
• 代理人: 徐芙姍

一種柔性透明電極，包括電極單元，所述電極單元包括金屬基材，以及填充在金屬基材內的電介質材料，其特征在于：該電極單元為一表面連續的三維柱狀單元，所述電介質材料包括沿Z方向相互間隔兩個模塊，每個模塊包括至少一個半橢圓柱，該半橢圓柱的軸向在X?Y平面內延伸，半橢圓柱的兩端延伸至電極單元的表面，并且半橢圓柱的半橢圓截面的兩條軸分別沿X?Y平面以及Z方向延伸，兩個模塊的半橢圓柱頭對頭設置。該柔性透明電極不但具有較高的導電率，可達到與銀膜相當的導電性能，還能夠具有較高的透射率，即平均透射率可以達到70％以上，并且該柔性透明電極結構可以根據需要層疊或者排布呈需要的形狀，適用場合更加廣泛。

技術領域

本發明涉及一種透明電極。

背景技術

透明電極，是各種光電器件中的重要組成部分，已廣泛應用于傳感器、顯示器、發光二極管、太陽能電池等等。而隨著科技的發展，新的高性能光電子器件在此基礎上需要更高導電率、更好透明度的電極。

但是透光率和導電率之間的矛盾，阻礙了透明電極的發展與研究。金屬具有可以自由移動的電子，從而能夠提供較大的導電性，然而這也使得光難以穿透金屬，因為在外加光場的條件下，自由電子將會持續被驅動到表面，直至感應電荷產生的感應電場足以抵消金屬外的施加電場。而對于電介質來說，電介質中的電子與其母原子綁定，只能在母原子周圍移動，導致導電率較低，但是在外加電場的作用下電介質內部極化原子所產生的相對較弱的感應電場，遠不足以補償外加電場，因此可以導致高透光率。

目前主要的透明電極有三種類型，第一種為透明導電氧化物，例如氧化銦錫；第二種為超薄金屬膜；第三種為納米金屬結構。氧化銦錫與貴金屬相比透明度較高但是導電性相對較低，而且銦的稀缺導致氧化銦錫的成本較高。厚度小于5nm的超薄金屬薄膜，顯示出較高的合理傳輸性能，但是超薄金屬薄膜的厚度會導致更高的電阻率，并且超薄金屬薄膜對制造工藝有很高的要求，例如對薄膜的連續性和表面粗糙度，都有較高的加工要求。對于納米金屬結構，為了實現超常光傳輸(extraordinary optical transmission， EOT)，通常是在金屬內部構造圓孔或者矩形陣列，目前對于超常光傳輸效應的主流解釋是工程納米結構允許表面等離子激元(surface plasmons，SP)的激發以及在頂面、底面之間的耦合，以增加傳輸的電場能量，從而實現高透射率。然而因為通過電場增強來實現的SP的激發和耦合的光波段相對是較窄的，而且很容易導致等離子共振導致光吸收，因此目前為止還沒有一種納米結構的金屬可以在整個可見光范圍內同時滿足較高透射率和較大導電率。所以，目前亟需提供一種導電率高、并且透光率也較高的柔性透明電極。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種導電率高、透光率也高的柔性透明金屬電極結構。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：

一種柔性透明電極，包括電極單元，所述電極單元包括金屬基材以及填充在金屬基材內的電介質材料，其特征在于：該電極單元為一表面連續的三維柱狀單元，所述電介質材料包括沿Z方向相互間隔兩個模塊，每個模塊包括至少一個半橢圓柱，該半橢圓柱的軸向在X-Y平面內延伸，半橢圓柱的兩端延伸至電極單元的表面，并且半橢圓柱的半橢圓截面的兩條軸分別沿X-Y平面以及Z方向延伸，兩個模塊的半橢圓柱頭對頭設置。

優選地，所述模塊包括至少兩個半橢圓柱時，至少兩個半橢圓柱同心重疊設置，并且半橢圓柱的軸向沿X-Y平面的周向均勻分布。

優選地，所述半橢圓截面在X-Y平面內的軸的長度為A，在Z方向的軸的半軸長度為B，電極單元在Z方向上的總長度為h，w為電極單元在X-Y平面內的寬度，電極單元在X-Y平面內的寬度可以有沿不同方向的多個，該多個寬度可以相同也可以不同。