透明导电薄膜、光电器件及其制作方法技术

本发明专利技术提供一种透明导电薄膜、光电器件及其制作方法，包括：目标结构；银纳米线薄膜层，位于目标结构表面；透明导电聚合物填充层，填充于银纳米线薄膜层内部的空隙，且覆盖银纳米线薄膜层。透明导电薄膜具有高导电性和高透过率的优点；通过对银纳米线薄膜层进行亲水处理使得透明导电聚合物填充层能够在其上均匀涂布；并且通过透明导电聚合物填充层与石墨烯薄膜的覆盖，在保证透明导电薄膜高透过率、高导电性的同时，有效地降低了其表面的粗糙度；同时所述透明导电薄膜还具备可弯曲特性，在柔性衬底上制备上述透明导电薄膜经过数次弯曲后，透过率与方块电阻均无明显变化，表现出替代ITO用于光电器件、尤其是应用于柔性光电器件的极大潜力。

Transparent conductive films, optoelectronic devices and their fabrication methods

【技术实现步骤摘要】
透明导电薄膜、光电器件及其制作方法
本专利技术属于材料制备
，特别是涉及一种透明导电薄膜、光电器件及其制作方法。
技术介绍
OLED(OrganicLight-EmittingDiode)即有机电致发光器件具有发光效率高、响应速度快、驱动电压低等优点，是光电器件领域的热点研究方向之一。近年来通过对新材料的不断探索以及器件制作工艺的不断优化，OLED已经取得了很大的进步，但是要在平板显示领域充分发挥其优势，OLED的器件稳定性、成本控制、可柔性等方面还需要进一步的改善。其中，其透明导电材料的表面功函数、光电特性、表面平整性、化学稳定性以及与有机层的兼容性是OLED发展的关键因素。ITO(IndiumTinOxide)即氧化铟锡具有高导电性、高透过率的特点，是目前为止最广泛应用的透明电极材料。但其在OLED应用中存在着不足，如材料成本高且柔韧性不够，存在过度弯曲时容易破裂的危险；在500～550nm以下的波长区域透射率会下降，看上去显黄色或茶色；其电阻率也比较大；ITO中的金属铟会扩散至有机层内，影响器件寿命等。基于ITO存在以上缺点，寻找导电性高、透过率好、柔性的新型的透明导电薄膜材料对于促进OLED产业的发展具有十分重要的意义。石墨烯薄膜特殊的二维结构，使其具有完美的量子隧道效应、稳定的电导率、高透过率及可弯曲特性等一系列性质，同时石墨烯薄膜与OLED中的注入层有良好的相容性，展现了石墨烯薄膜在OLED中的极大应用潜力。但是通过化学气相沉积法制备的石墨烯薄膜大多为多晶，导致制备的石墨烯薄膜的方块电阻过高，约为500～10000Ω/□，严重制约了其在透明导电薄膜领域的实际应用。为了降低石墨烯薄膜的方块电阻，通常采用对石墨烯薄膜进行掺杂、化学修饰或将石墨烯薄膜与其他材料形成复合薄膜，在保证高透过率的前提下改善石墨烯薄膜的电学性能。银纳米线薄膜层具有高导电性、高透过率的突出特点，良好的光电性能使其成为透明导电薄膜领域备受关注的材料之一。同时，银纳米线薄膜层的机械稳定性也非常好，在反复弯折之后并不会发生性能的衰减，适合作为柔性器件的透明电极使用。银纳米线薄膜层透明电极的制备方法也非常简单，用喷涂、旋涂、喷墨打印的多种方法都可以实现低成本且大面积制备，符合未来大尺寸器件电极的要求。然而银纳米线薄膜层表面起伏过大，且直接与注入层接触会导致器件被击穿，限制了银纳米线薄膜层直接作为OLED透明导电层的应用。透明导电聚合物具有高功函数、高透过率、成膜均匀性好的特点，使其不仅可以直接制备透明导电薄膜，而且还可以与银纳米线薄膜层、石墨烯薄膜构成复合薄膜，从而将透明导电聚合物良好的成膜均匀性、银纳米线薄膜层高导电性、石墨烯薄膜电子高迁移率的特点结合到一起，使复合薄膜具备高透过率、高导电性的特点。美国加利福尼亚大学的研究人员采用氧化石墨烯粉体包裹银纳米线薄膜层来增强线与线之间的结合，制备的复合薄膜具有良好的光电性能，但是由于薄膜表面平整度不好导致OLED器件性能不高。韩国蔚山科学技大学的研究人员采用毛细管印刷的方法使银纳米线薄膜层保持同向性，并将制备出的银纳米线薄膜层/pedot：pss复合透明导电薄膜用于OLED阳极制作了高发光效率的黄光OLED器件，但是其采用的制备工艺复杂，成本高而难于实用化。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种透明导电薄膜、光电器件及其制作方法，用于解决现有技术中透明导电材料ITO存在成本高，不具备柔性，铟元素扩散影响器件寿命等问题，以及银纳米线薄膜层及其复合薄膜应用于OLED器件中存在的薄膜表面平整度不好导致OLED器件性能不高、制备工艺复杂，成本高而难于实用化等问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种透明导电薄膜，所述透明导电薄膜包括：目标结构；银纳米线薄膜层，位于所述目标结构表面，所述银纳米线薄膜层为表面经过热处理及亲水处理的银纳米线薄膜层；透明导电聚合物填充层，填充于所述银纳米线薄膜层内部的空隙，且覆盖所述银纳米线薄膜层。优选地，所述目标结构为目标衬底或具有功能器件的半导体结构。优选地，所述目标衬底为石英玻璃、毛玻璃、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚氯乙烯、聚二甲基硅氧烷或聚甲基丙烯酸甲酯。优选地，所述银纳米线薄膜层包括多个接触连接的银纳米线。优选地，所述银纳米线薄膜层中的所述银纳米线的长度为10μm～200μm，所述银纳米线的直径为20nm～100nm。优选地，所述透明导电聚合物填充层的材料包括聚(3，4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸或其衍生物中的一种。优选地，所述透明导电薄膜还包括石墨烯薄膜，所述石墨烯薄膜位于所述透明导电聚合物填充层表面。本专利技术还提供一种上述透明导电薄膜的制作方法，所述透明导电薄膜的制作方法包括以下步骤：1)提供一目标结构；2)在所述目标结构上形成银纳米线薄膜层；3)在步骤2)得到的结构表面形成透明导电聚合物填充层，所述透明导电聚合物填充层填充于所述银纳米线薄膜层内部的空隙，且覆盖所述银纳米线薄膜层。优选地，在步骤1)中，所述目标结构为目标衬底或具有功能器件的半导体结构。优选地，所述目标衬底为石英玻璃、玻璃、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚氯乙烯、聚二甲基硅氧烷或聚甲基丙烯酸甲酯。优选地，在步骤2)中，在所述目标结构上形成银纳米线薄膜层包括以下步骤：2-1)提供银纳米线及溶剂，将所述银纳米线置于所述溶剂中得到银纳米线分散液；2-2)采用浸渍提拉工艺、旋涂工艺、刮涂工艺、喷涂工艺、湿涂工艺、丝网印刷工艺、滚轮涂布工艺或板式涂布工艺在所述目标结构上制备包括多个接触连接的银纳米线的所述银纳米线薄膜层。优选地，所述溶剂为乙醇、异丙醇或去离子水，所述银纳米线分散液的浓度为1mg/ml～20mg/ml。优选地，在步骤2)中，还包括对所述银纳米线薄膜层进行热处理的步骤。优选地，对所述银纳米线薄膜层进行热处理的温度为100℃～200℃，对所述银纳米线薄膜层进行热处理的时间为5分钟～10分钟。优选地，在步骤2)中，还包括对所述银纳米线薄膜层的表面进行亲水处理的步骤。优选地，采用二氧化钛溶胶对所述银纳米线薄膜层的表面进行亲水处理。优选地，所述二氧化钛溶胶的分散介质为乙醇、异丙醇或去离子水；所述二氧化钛溶胶的浓度为0.01mol/L～0.1mol/L。优选地，在步骤3)中，在步骤2)得到的结构表面形成透明导电聚合物填充层包括以下步骤：3-1)提供透明导电聚合物溶液，将所述透明导电聚合物溶液与乙二醇或二甲基亚砜按照1:2～1:10的配比形成透明导电聚合物涂布浆料；3-2)采用浸渍提拉工艺、旋涂工艺、刮涂工艺、喷涂工艺、湿涂工艺、丝网印刷工艺、滚轮涂布工艺或板式涂布工艺在步骤2)得到的结构表面形成所述透明导电聚合物填充层。优选地，所述透明导电聚合物填充层的材料包括聚(3，4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸或其衍生物中的一种。优选地，在步骤3)之后，还包括对步骤3)得到的结构进行热处理的步骤。优选地，对所述步骤3)得到的结构进行热处理的温度为100℃～200℃，对所述步骤3)得到的结构进行热处理的时间为5分钟～20分钟。优选地，对所述透明导电聚合物填充层进行热处理之后，还包括对所述步骤3)得到的结构进行热压处理的步骤。优选地，对所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种透明导电薄膜，其特征在于，所述透明导电薄膜包括：目标结构；银纳米线薄膜层，位于所述目标结构表面，所述银纳米线薄膜层为表面经过热处理及亲水处理的银纳米线薄膜层；透明导电聚合物填充层，填充于所述银纳米线薄膜层内部的空隙，且覆盖所述银纳米线薄膜层。

【技术特征摘要】
1.一种透明导电薄膜，其特征在于，所述透明导电薄膜包括：目标结构；银纳米线薄膜层，位于所述目标结构表面，所述银纳米线薄膜层为表面经过热处理及亲水处理的银纳米线薄膜层；透明导电聚合物填充层，填充于所述银纳米线薄膜层内部的空隙，且覆盖所述银纳米线薄膜层。2.根据权利要求1所述的透明导电薄膜，其特征在于：所述目标结构为目标衬底或具有功能器件的半导体结构。3.根据权利要求2所述的透明导电薄膜，其特征在于：所述目标衬底为石英玻璃、玻璃、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚氯乙烯、聚二甲基硅氧烷或聚甲基丙烯酸甲酯。4.根据权利要求1所述的透明导电薄膜，其特征在于：所述银纳米线薄膜层包括多个接触连接的银纳米线。5.根据权利要求4所述的透明导电薄膜，其特征在于：所述银纳米线薄膜层中的所述银纳米线的长度为10μm～200μm，所述银纳米线的直径为20nm～100nm。6.根据权利要求1所述的透明导电薄膜，其特征在于：所述透明导电聚合物填充层的材料包括聚(3，4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸或其衍生物中的一种。7.根据权利要求1所述的透明导电薄膜，其特征在于：所述透明导电薄膜还包括石墨烯薄膜，所述石墨烯薄膜位于所述透明导电聚合物填充层表面。8.一种透明导电薄膜的制作方法，其特征在于，所述透明导电薄膜的制作方法包括以下步骤：1)提供一目标结构；2)在所述目标结构上形成银纳米线薄膜层；3)在步骤2)得到的结构表面形成透明导电聚合物填充层，所述透明导电聚合物填充层填充于所述银纳米线薄膜层内部的空隙，且覆盖所述银纳米线薄膜层。9.根据权利要求8所述的透明导电薄膜的制作方法，其特征在于：在步骤1)中，所述目标结构为目标衬底或具有功能器件的半导体结构。10.根据权利要求9所述的透明导电薄膜的制作方法，其特征在于：所述目标衬底为石英玻璃、玻璃、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚氯乙烯、聚二甲基硅氧烷或聚甲基丙烯酸甲酯。11.根据权利要求8所述的透明导电薄膜的制作方法，其特征在于：在步骤2)中，在所述目标结构上形成银纳米线薄膜层包括以下步骤：2-1)提供银纳米线及溶剂，将所述银纳米线置于所述溶剂中得到银纳米线分散液；2-2)采用浸渍提拉工艺、旋涂工艺、刮涂工艺、喷涂工艺、湿涂工艺、丝网印刷工艺、滚轮涂布工艺或板式涂布工艺在所述目标结构上制备包括多个接触连接的银纳米线的所述银纳米线薄膜层。12.根据权利要求11所述的透明导电薄膜的制作方法，其特征在于：所述溶剂为乙醇、异丙醇或去离子水，所述银纳米线分散液的浓度为1mg/ml～20mg/ml。13.根据权利要求8所述的透明导电薄膜的制作方法，其特征在于：在步骤2)中，还包括对所述银纳米线薄膜层进行热处理的步骤。14.根据权利要求13所述的透明导电薄膜的制作方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：方小红，徐一麟，王聪，尤莹，陈小源，万吉祥，
申请(专利权)人：中国科学院上海高等研究院，
类型：发明
国别省市：上海,31