一种利用太阳光照改善柔性银纳米线透明电极导电性的方法技术

本发明专利技术涉及一种利用太阳光照改善柔性银纳米线透明电极导电性的方法，包括步骤：1）分离银纳米线乙醇悬浊液；2）将银纳米线均匀分散到PMMA光刻胶中，形成银纳米线‑PMMA悬浊液；3）准备柔性透明基底和硅片；4）将银纳米线‑PMMA悬浊液均匀涂覆到柔性透明基底上，形成银纳米线‑PMMA薄膜；5）用丙酮去除柔性透明基底表面PMMA；6）制得柔性银纳米线透明电极；7）用用太阳自然光或模拟太阳光照射柔性银纳米线透明电极，光照时间不少于15分钟。该方法能有效降低银纳米线透明电极的方块电阻，改善后的银纳米线透明电极具有良好的导电性、透光率和抗弯折性能，并且该方法对有机衬底没有损伤，简单易行，适于大规模生产；利用该透明电极制备的薄膜加热器性能优良。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光电子
，具体涉及一种利用太阳光照（或者太阳光模拟器光源等光强适度的人工光源）改善柔性银纳米线透明电极导电性的方法，并涉及改善后的银纳米线电极在薄膜加热器方面的应用。
技术介绍
透明电极是多种光电子器件如发光二极管、触摸屏、薄膜加热器、太阳能电池等的基本构成部分。几十年来，氧化铟锡（ITO）凭借其优良的透光性和导电性一直在该领域占据支配地位。然而，铟资源的稀缺性加上真空镀膜高温退火的制备工艺使得ITO的价格越来越高，材料固有的脆性也阻碍了其在柔性器件上的应用。为了克服ITO的这些不足，研究人员提出了导电有机物、碳纳米管、石墨烯、金属网络等替代方案，其中，导电有机物不稳定的特性及较弱的导电性使得其离实际应用还有相当远的距离；高的管间接触电阻和半导体特性也降低了碳纳米管的竞争力；尽管电子迁移率很高，由于电子密度太低，石墨烯在导电性方面还还难以和ITO匹敌，而如何廉价大面积地制备石墨烯也亟待解决。而金属网络，尤其是具有优良光透射率和导电性的随机银纳米线网络，做为ITO最有希望的替代品逐渐为越来越多的人所知；并且，相较于要用电子束曝光、真空蒸镀或溅射等高成本工艺制作的具有特定图案的金属网格，银纳米线可以通过廉价的溶液方法大规模制备，这使得它格外具有吸引力。（详见综述文章K. Ellmer, Nature Photonics 2012, 6, 809；G. U Kulkarni, S. Kiruthika, R. Gupta1, K. Rao, Curr. Opin. Chem. Engi. 2015, 8, 60；D. S. Hecht, L. Hu, G. Irvin, Adv. Mater. 2011, 23, 1482；J. Song, H. Zeng, Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 9760.）在制备银纳米线的过程中，为了防止银纳米线团簇，使它们均匀分布于溶液中，一般需加入PVP（聚乙烯吡咯烷酮）作为稳定剂，从而在银纳米线表面包覆上一层很薄的介质层；如此，当在衬底上形成随机银纳米线网络以作为透明电极时，银纳米线与银纳米线间的接触电阻就会很大，进而限制银纳米线网络的整体性能，当衬底为柔性时这一问题更加突出。传统上一般采用加热至200℃的方法来改善随机银纳米线网络的导电性（J.-Y. Lee, S. T. Connor, Y. Cui , P. Peumans, Nano Lett. 2008, 8, 689；J. - Y. Lee, S. T. Connor, Y. Cui , P. Peumans, Nano Lett. 2010, 10, 1276；P. Lee, J. Lee, H. Lee, J. Yeo, S. Hong, K. H. Nam, D. Lee, S. S. Lee, S. H. Ko, Adv. Mater. 2012, 24, 3326；A. R. Madaria, A. Kumar, F. N. Ishikawa, C. Zhou, Nano Res. 2010, 3, 564；S. Coskun, E. Selen Ates, H. E. Unalan, Nanotechnology 2013, 24, 125202；C. Sachse, L. Muller-Meskamp, L. Bormann, Y. H. Kim, F. Lehnert, A. Philipp, B. Beyer, K. Leo, Org. Electron. 2013, 14, 143.）；如果结合机械压力，温度可以降低至100-150℃（S. De, T. M. Higgins, P. E. Lyons, E. M. Doherty,P. N. Nirmalraj, W. J. Blau, J. J. Boland, J. N. Coleman, ACS Nano 2009, 3, 1767；S.-E. Park, S. Kim, D.-Y. Lee, E. Kim, J. Hwang, J. Mater. Chem. A 2013, 1, 14286；T. L. Chen, D. S. Ghosh, V. Mkhitaryan, V. Pruneri, ACS Appl. Mater. Interfaces 2013, 5, 11756.）；再控制湿度的话，温度可以进一步降低（N. Weiß, L. Muller-Meskamp, F. Selzer, L. Bormann, A. Eychmuller, K. Leob, N. Gaponik, RSC Adv. 2015, 5, 19659.）。但是，这些条件可能会损害一些敏感器件如有机电子元件。也可通过在银纳米线表面化学沉积金颗粒的方法改善线间接触电阻，但会增加粗糙度，导致透光率下降（L. Hu, H. S. Kim, J.-Y. Lee, P. Peumans, Y. Cui, ACS Nano 2010, 4, 2955.）。近年来，局域焊接的方法得到了研究者的关注。给银纳米线网络通电流，在线-线接触点产生焦耳热及电迁移（T.-B. Song, Y. Chen, C.-H. Chung, Y. Yang, B. Bob, H.-S. Duan, G. Li, K.-N. Tu, Y. Huang, Y. Yang, ACS Nano 2014, 8, 2804.）；采用等离子体引导的化学反应（H. Lu, D. Zhang, X. Ren, J. Liu, W. C. H. Choy, ACS Nano 2014, 8 , 10980.）或者基于酒精的溶液方法（H. Lu , D. Zhang , J. Cheng , J. Liu , J. Mao , W. C. H. Choy,Adv. Funct. Mater. 2015, 25 , 4211.），选择性地在线-线接触点沉积银颗粒；利用毛细冷凝使接触点熔接（S.-S. Yoon, D.-Y. Khang, Nano Lett. 2016, DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b00621.）等多种方法被报道。但前者在操作中需先给网络做电极，很不方便；中者由于阴影效应，透光率降低明显；后者会对纳米线也有腐蚀作用。E. C. Gannet等在2012年提出的局域化、自限的光致等离子体纳米熔接技术（E. C. Garnett, W. Cai, J. J. Cha, F. Mahmood, S. T. Connor, M. Greyson Christoforo, Y. Cui, M. D. McGehee, M. L. Brongersma, Nat. Mater. 2012, 11 , 241）获得了广泛关注和应用，可是，这种方法经常要用到具有极高功率密度的钨卤素灯或脉冲氙灯（J. Jiu, M. Nogi, T. Sugahara, T. Tokuno, T. Araki, N. Komoda, K. Suganuma, H. Uchidab, K. Shinozaki, J. Mater.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用太阳光照改善柔性银纳米线透明电极导电性的方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）取适量银纳米线乙醇悬浊液，用离心机分离出银纳米线和乙醇；（2）去除乙醇后，将底部银纳米线掺于PMMA光刻胶中，震荡直至银纳米线均匀分散到PMMA光刻胶中，形成银纳米线‑PMMA悬浊液；（3）洗净并烘干柔性透明基底和硅片，并用胶带将柔性透明基底固定到硅片之上；（4）将步骤2）制得的银纳米线‑PMMA悬浊液滴到柔性透明基底上，旋转透明基底，使得银纳米线‑PMMA悬浊液均匀涂覆到柔性透明基底上，形成银纳米线‑PMMA薄膜；（5）将旋涂有银纳米线‑PMMA薄膜的柔性透明基底浸入有机溶剂丙酮中，去除表面PMMA薄膜；（6）取出柔性透明基底，待有机溶剂丙酮挥发后，银纳米线留在柔性透明基底上形成均匀的银纳米线网络，即柔性银纳米线透明电极；（7）用太阳自然光或模拟太阳光照射柔性银纳米线透明电极，光照时间不少于15分钟。

【技术特征摘要】
1.一种利用太阳光照改善柔性银纳米线透明电极导电性的方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）取适量银纳米线乙醇悬浊液，用离心机分离出银纳米线和乙醇；（2）去除乙醇后，将底部银纳米线掺于PMMA光刻胶中，震荡直至银纳米线均匀分散到PMMA光刻胶中，形成银纳米线-PMMA悬浊液；（3）洗净并烘干柔性透明基底和硅片，并用胶带将柔性透明基底固定到硅片之上；（4）将步骤2）制得的银纳米线-PMMA悬浊液滴到柔性透明基底上，旋转透明基底，使得银纳米线-PMMA悬浊液均匀涂覆到柔性透明基底上，形成银纳米线-PMMA薄膜；（5）将旋涂有银纳米线-PMMA薄膜的柔性透明基底浸入有机溶剂丙酮中，去除表面PMMA薄膜；（6）取出柔性透明基底，待有机溶剂丙酮挥发后，银纳米线留在柔性透明基底上形成均匀的银纳米线网络，即柔性银纳米线透明电极；（7）用太阳自然光或模拟太阳光照射柔性银纳米线透明电极，光照时间不少于15分钟。2.根据权利要求1所述的利用太阳光照改善柔性银纳米线透明电极导电性的方法，其特征在于：步骤1）中所述的银纳米线乙醇悬浊液的浓度为5 mg/mL，所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：寇鹏飞，杨柳，何赛灵，
申请(专利权)人：苏州紫萝智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32