一种高效柔性透明可弯曲玻璃薄膜加热器及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高效柔性透明可弯曲玻璃薄膜加热器，尤其是一种高效柔性透明可弯曲玻璃AZO/Cu/AZO(ACA)结构薄膜加热器，还公开了此种高效柔性透明可弯曲玻璃薄膜加热器的制备方法，在柔性可弯曲的玻璃上通过连续的卷对卷(R2R)方法制作柔性ACA多层薄膜，并采用丝网印刷银电极制备成高效柔性透明加热器。ACA方阻为20欧姆/方块；透光率85％。加热效率是单层AZO结构的6‑8倍；弯曲拉伸和抗疲劳试验表明由于插入Cu内层ACA薄膜结构的加热器比单层AZO薄膜结构的加热器具有更好的柔性和使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种高效柔性透明可弯曲玻璃薄膜加热器及其制备方法
本专利技术涉及一种薄膜加热器，特别是一种高效柔性透明可弯曲玻璃薄膜加热器及其制备方法。
技术介绍
柔性电子就是将电子器件制作在柔性可延性塑料、玻璃或薄金属基板上的新兴电子技术，以其独特的柔性、延展性以及高效、低成本制造工艺，在信息、能源、医疗、国防等领域具有广泛应用前景，如柔性电子显示器、薄膜太阳能电池板、电子用表面粘贴等。柔性电子具有柔软、可变形、质轻、便携、可大面积应用等特性，并通过大量应用新材料和新工艺产生出大量新应用，包括RFID、柔性显示、OLED发光、传感器、柔性光伏、逻辑与存储、柔性电池。在未来，贴个“贴纸”在手背上就能检测紫外线照射程度；心脏起搏器再也不用换电池；同时电池能够直接卷绕生产。近年来，柔性电子这一新兴学科已经引起了国内外科技界与工业界的广泛关注，吸引着众多公司投入到这一科技领域的研发过程中来，加速柔性电子的实用产品开发和商业化进程。在科技发展“十三五”规划中，国家正在通过政策引导与资金扶持将大力推动中国柔性与印刷电子的研究及产业化。我国是电子产业大国，但不是技术强国，柔性电子是我国争取电子产业跨越式发展的机会。柔性电子具有广阔市场，市场规模迅速扩张，可成为国家支柱产业。柔性电子透明导电薄膜就是所产生的薄膜不仅具有导电性更具有透明性,是柔性薄膜太阳能，显示屏、电致变色器件、薄膜晶体管、电容和电阻触摸屏、透明加热器等的重要材料。与刚性基材透明导电薄膜相比，其除具有导电性和透明性外，还具有柔软性和可延伸性，是发展柔性电子器件的重要材料。
技术实现思路
专利技术目的：提供一种基于柔性可弯曲玻璃的多层ACA薄膜结构高效透明加热器及连续R2R磁控溅射原子沉积镀膜方法制作ACA薄膜结构。技术方案：本专利技术采用以下技术方案：一种高效柔性透明可弯曲玻璃薄膜加热器，在柔性可弯曲的玻璃上设有多层柔性AZO/Cu/AZO薄膜，即ACA薄膜，ACA薄膜的方阻为20欧姆/方块，透光率85％，加热效率是单层AZO结构的6-8倍；弯曲拉伸和抗疲劳试验表明由于插入Cu内层ACA薄膜结构的加热器比单层AZO薄膜结构的加热器具有更好的柔性和使用寿命。AZO/Cu/AZO薄膜为类似三明治的结构，上下两层均为铝掺杂氧化锌AZO薄膜，中间有一层Cu薄膜。进一步地，所述Cu薄膜厚度为6-16nm。一种高效柔性透明可弯曲玻璃薄膜加热器的制备方法，所述方法包括如下步骤：步骤1.将柔性可弯曲玻璃在真空室加热到300℃除去表面湿气；然后通入400/4SCCM流量Ar/O2在500W直流电压下进行表面等离子预处理清洗；步骤2.在直流功率2kW,Ar/O2流量350SCCM，工作压力3mTorr；柔性玻璃卷绕速度0.5m/min用AZO旋转靶材在柔性玻璃上沉积厚度45nm的薄膜；步骤3.在直流功率0.3到0.8kW,Ar流量350SCCM，工作压力3mTorr；柔性玻璃卷绕速度0.5m/mi,用Cu平面靶材在柔性玻璃AZO薄膜上沉积Cu薄膜；步骤4.重复步骤(2)，在Cu薄膜表面沉积与步骤2同样厚度的AZO薄膜，形成ACA三明治结构薄膜；步骤5.进行结构表征，用Hall测量仪，UV-Vis光谱仪，XRD衍射仪，弯曲测量仪，四探针电阻测量仪等对ACA的方阻，透光率，结构和柔性等进行测量；步骤6.用去离子水清洗干净ACA三明治薄膜，在ACA表面丝网印刷300nm的银电极，制备成高效柔性透明加热器；步骤7.测量ACA结构柔性透明薄膜加热器的性能。在银电极两端加上直流电压用热电偶和红外热成像仪测量其温度。进一步地，所述步骤3中，在直流功率0.3kW,Ar流量350SCCM，工作压力3mTorr；柔性玻璃卷绕速度0.5m/min用Cu平面靶材在柔性玻璃AZO薄膜上沉积获得6nm的Cu薄膜。进一步地，所述步骤3中，在直流功率0.4kW,Ar流量350SCCM，工作压力3mTorr；柔性玻璃卷绕速度0.5m/min用Cu平面靶材在柔性玻璃AZO薄膜上沉积获得8nm的Cu薄膜。进一步地，所述步骤3中，在直流功率0.5kW,Ar流量350SCCM，工作压力3mTorr；柔性玻璃卷绕速度0.5m/min用Cu平面靶材在柔性玻璃AZO薄膜上沉积获得10nm的Cu薄膜。进一步地，所述步骤3中，在直流功率0.6kW,Ar流量350SCCM，工作压力3mTorr；柔性玻璃卷绕速度0.5m/min用Cu平面靶材在柔性玻璃AZO薄膜上沉积获得12nm的Cu薄膜。进一步地，所述步骤3中，在直流功率0.8kW,Ar流量350SCCM，工作压力3mTorr；柔性玻璃卷绕速度0.5m/min用Cu平面靶材在柔性玻璃AZO薄膜上沉积获得16nm的Cu薄膜。有益效果：本专利技术与现有技术相比：(1)直接形成柔性可弯曲玻璃的透明加热器，有助柔性电子器件的发展；(2)形成的电子电路可弯曲和延展；性能与刚性玻璃上的薄膜电路性能相当。(3)与柔性电子打印方法相比，R2R磁控溅射原子沉积的ACA结构薄膜柔性透明加热器，重复性好，可靠性强。(4)本方法适用于大面积薄膜柔性透明加热器的生产，速度快，成品率高。具体实施方式本专利技术一种高效柔性透明可弯曲玻璃ACA结构薄膜加热器的制备方法步骤如下：步骤1.将柔性可弯曲玻璃在真空室加热到300℃除去表面湿气；然后通入400/4SCCM流量Ar/O2在500W直流电压下进行表面等离子预处理清洗；步骤2.在直流功率2kW,Ar/O2流量350SCCM，工作压力3mTorr；柔性玻璃卷绕速度0.5m/min用AZO旋转靶材在柔性玻璃上沉积厚度45nm的薄膜；步骤3.在直流功率0.3到0.8kW,Ar流量350SCCM，工作压力3mTorr；柔性玻璃卷绕速度0.5m/min，用Cu平面靶材在柔性玻璃AZO薄膜上沉积Cu薄膜。步骤4.重复步骤(2)，在Cu薄膜表面沉积与步骤2同样厚度的AZO薄膜，形成ACA三明治结构薄膜。步骤5.进行结构表征。用Hall测量仪，UV-Vis光谱仪，XRD衍射仪，弯曲测量仪，四探针电阻测量仪等对ACA的方阻，透光率，结构和柔性等进行测量。步骤6.用去离子水清洗干净ACA三明治薄膜，在ACA表面丝网印刷300nm的银电极，制备成高效柔性透明加热器。步骤7.测量ACA结构柔性透明薄膜加热器的性能。在银电极两端加上直流电压用热电偶和红外热成像仪测量其温度。实施例1(1)将柔性可弯曲玻璃在真空室加热到300℃除去表面湿气；然后通入400/4SCCM流量Ar/O2在500W直流电压下进行表面等离子预处理清洗；(2)在直流功率2kW,Ar/O2流量350SCCM，工作压力3mTorr；柔性玻璃卷绕速度0.5m/min，用AZO旋转靶材在柔性玻璃上沉积厚度45nm的薄膜；(3)在直流功率0.3kW,Ar流量350SCCM，工作压力3mTorr；柔性玻璃卷绕速度0.5m/min用Cu平面靶材在柔性玻璃AZO薄膜上沉积获得6nm的Cu薄膜。(4)重复步骤(2)，在Cu薄膜表面沉积与步骤2同样厚度的AZO薄膜，形成ACA三明治结构薄膜。(5)进行结构表征。用Hall测量仪，UV-Vis光谱仪，XRD衍射仪，弯曲测量仪，四探针电阻测量仪等对ACA的方阻，透光率，结构和柔性等进行测量。(6)用去离子水清本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高效柔性透明可弯曲玻璃薄膜加热器，其特征在于：在柔性可弯曲的玻璃上设有多层柔性AZO/Cu/AZO薄膜，即ACA薄膜，ACA薄膜的方阻为20欧姆/方块，透光率85％，加热效率是单层AZO结构的6‑8倍；弯曲拉伸和抗疲劳试验表明由于插入Cu内层ACA薄膜结构的加热器比单层AZO薄膜结构的加热器具有更好的柔性和使用寿命。

【技术特征摘要】
1.一种高效柔性透明可弯曲玻璃薄膜加热器，其特征在于：在柔性可弯曲的玻璃上设有多层柔性AZO/Cu/AZO薄膜，即ACA薄膜，ACA薄膜的方阻为20欧姆/方块，透光率85％，加热效率是单层AZO结构的6-8倍；弯曲拉伸和抗疲劳试验表明由于插入Cu内层ACA薄膜结构的加热器比单层AZO薄膜结构的加热器具有更好的柔性和使用寿命。2.根据权利要求1所述的高效柔性透明可弯曲玻璃薄膜加热器，其特征在于：所述Cu薄膜厚度为6-16nm。3.一种如权利要求1所述的高效柔性透明可弯曲玻璃薄膜加热器的制备方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：步骤1.将柔性可弯曲玻璃在真空室加热到300℃除去表面湿气；然后通入400/4SCCM流量Ar/O2在500W直流电压下进行表面等离子预处理清洗；步骤2.在直流功率2kW,Ar/O2流量350SCCM，工作压力3mTorr；柔性玻璃卷绕速度0.5m/min用铝掺杂氧化锌AZO旋转靶材在柔性玻璃上沉积厚度45nm的薄膜；步骤3.在直流功率0.3到0.8kW,Ar流量350SCCM，工作压力3mTorr；柔性玻璃卷绕速度0.5m/mi,用Cu平面靶材在柔性玻璃AZO薄膜上沉积Cu薄膜；步骤4.重复步骤(2)，在Cu薄膜表面沉积与步骤2同样厚度的AZO薄膜，形成ACA三明治结构薄膜；步骤5.进行结构表征，用Hall测量仪，UV-Vis光谱仪，XRD衍射仪，弯曲测量仪，四探针电阻测量仪等对ACA的方阻，透光率，结构和柔性等进行测量；步骤6.用去离子水清洗干净ACA三明治薄膜，在ACA表面丝网印刷300nm的银电极，制备成高效柔性透明加热器；步骤7....

【专利技术属性】
技术研发人员：徐从康，
申请(专利权)人：无锡舒玛天科新能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32