一种变功函数广谱透明欧姆电极的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种变功函数广谱透明欧姆电极的制备方法，涉及导电电极纳米材料。以水热法合成质量高的纯金属纳米线，将各种性质材料包括金属材料、半导体材料、有机物材料、二维材料等直接包裹于金属纳米线表面，形成核壳结构。由这种新型的核壳纳米材料所制得的电极在光谱紫外‑可见‑红外波段具有优良的透过率，而且通过壳层部分包裹对应不同的材料层可以调控纳米线结构的功函数，进而通过对纳米线电极进行一定条件下的退火处理，实现欧姆接触，可广泛的应用于光电信息器件领域。

Fabrication of a wide-spectrum transparent ohmic electrode with variable power function

The invention provides a preparation method of a wide-spectrum transparent ohmic electrode with variable power function, which relates to a conductive electrode nanomaterial. Pure metal nanowires with high quality were synthesized by hydrothermal method. The core-shell structure was formed by directly encapsulating all kinds of materials including metal materials, semiconductor materials, organic materials and two-dimensional materials on the surface of metal nanowires. The electrodes made from this new core-shell nano-material have excellent transmittance in the ultraviolet, visible and infrared bands. Moreover, the work function of nanowire structures can be controlled by encapsulating different layers of materials in the shell. The nanowire electrodes can be annealed under certain conditions to achieve ohmic contact, which can be widely used in optoelectronic information devices. Domain.

【技术实现步骤摘要】
一种变功函数广谱透明欧姆电极的制备方法
本专利技术涉及纳米线导电电极，特别涉及一种变功函数广谱透明欧姆电极的制备方法。
技术介绍
随着各种光电信息产品的逐渐普及，在光电子器件技术日益发展的同时，仍面临着诸多未解决的难题。其中透明电极作为光电子器件的重要组成部分之一，一直都是研究者们青睐的探索课题。传统电极ITO在工艺及材料发展上出现了瓶颈，并且由于铟资源的匮乏导致ITO价格太过昂贵加上ITO比较脆容易开裂且在紫外波段的透过率低，无法满足柔性电子器件的需求。目前除了ITO，石墨烯、碳纳米管、金属纳米线等众多透明电极材料也都被广泛的研究，其中金属纳米线凭借着其低成本同时具备着高柔性以及优良的光电特性而备受关注。从金属纳米线作为透明电极的研究中我们发现，其在深紫外-可见波段-近红外波段较大的广谱波段内都具有优异的透过率，而且透明网络电极具有良好的导电性和柔韧性，这均源于它的金属材料性质及一维纳米结构所带来的卓越的光电和机械性能。金属纳米线的导电机制有别于传统的金属圆盘电极的导电机制，金属纳米线透明电极因其特殊的尺寸效应形成了尖端注入模式，具有更高的注入电流。但是目前在光电信息器件中，如何实现金属和半导体的欧姆接触、获得可调功函数的透明欧姆电极仍然是当前所需面对的严峻挑战。本专利技术通过在金属纳米线表面包裹上不同的材料壳层形成核壳结构的纳米线，以调节纳米线的功函数，并且均匀分布到目标衬底上，通过高温退火处理使其实现欧姆接触，完成可变功函数广谱透明欧姆电极制备。
技术实现思路
本专利技术所要解决的主要技术问题是提供一种欧姆电极的制备方法，实现可变功函数广谱透明欧姆电极制备。为实现上述目的，本专利技术有如下技术方案：一种变功函数广谱透明欧姆电极的制备方法，包括如下步骤：1)基于水热法合成高长径比的金属纳米线，所述金属纳米线的长径比大于2000，并且半径小于20nm；2)在金属纳米线表面包裹上材料壳层，形成核壳结构的纳米线；所述金属纳米线表面包裹上不同的材料壳层，核壳结构的纳米线的功函数随之变化；3)将包裹对应材料层的核壳纳米线经过超声、离心，使纳米线分散在正己烷溶液中；4)将核壳结构纳米线通过处理均匀地分布在目标衬底上，制成纳米线薄膜电极。5)在一定的温度下对透明电极进行退火处理，实现欧姆接触，获得变功函数广谱透明欧姆电极。在一较佳实施例中：步骤1)中所述金属纳米线包括但不限于银、铜、金、镍、铝纳米线中的一种。在一较佳实施例中：步骤2)中所述的材料壳层包括但不限于金属材料或半导体材料或有机物材料或二维材料。在一较佳实施例中：步骤2)中在金属纳米线表面包裹上对应的材料壳层的方式包括液相处理法和气相处理法。在一较佳实施例中：所述金属材料包括但不限于Ag、Au、Pt、Ti、Ni、V、Pd、Al、Ga、In、Zn、Mg中的一种或者多种。在一较佳实施例中：所述半导体材料包括但不限于AlN、GaN、InN、AlGaN、InGaN、ZnO、GaAs、InP中的一种或者多种。在一较佳实施例中：所述有机物材料包括但不限于Alq、Znq、Gaq、Bebq、Balq、PBD、OXD、BBOT、TPD、TDATA中的一种或者多种。在一较佳实施例中：所述二维材料包括但不限于石墨烯、六方氮化硼、二硫化钼、硅烯、锗烯、磷烯中的一种或者多种。在一较佳实施例中：步骤4)中将核壳结构纳米线均匀地分布在目标衬底上所采用的方式为压印或喷涂。在一较佳实施例中：所述目标衬底包括但不限于石英衬底、玻璃衬底、PET衬底、PDMS衬底、硅片。在一较佳实施例中：所述退火处理为用铜箔包裹透明电极且在高温下的快速退火。相较于现有技术，本专利技术的技术方案具备以下有益效果：本专利技术提供一种变功函数广谱透明欧姆电极制备方法，通过水热法合成质量高的纯金属纳米线，将各种性质材料包括金属材料、半导体材料、有机物材料、二维材料等直接包裹于金属纳米线表面，形成核壳结构。由这种新型的核壳纳米材料所制得的电极在光谱紫外-可见-红外波段具有优良的透过率，而且通过壳层部分包裹对应不同的材料可以调控纳米线结构的功函数，进而通过对纳米线电极进行一定条件下的退火处理，实现欧姆接触，可广泛的应用于光电信息器件领域。附图说明图1示出了根据本专利技术实施例的铜纳米线包裹金属Ni壳层后的SEM图；图2示出了根据本专利技术实施例的铜纳米线包裹金属Ni壳层后的EDS谱图；图3示出了根据本专利技术实施例的不同金属包裹的铜纳米线及纯铜纳米线电极在不同波段的透过率；图4示出了根据本专利技术实施例的不同金属包裹的铜纳米丝透明电极的功函数；图5示出了根据本专利技术实施例的经高温快速退火后纳米线电极的I-V曲线；具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。此实施例中的金属纳米线以铜纳米线为例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。本实施例提供了一种变功函数广谱透明欧姆电极制备方法，基于金属铜纳米线对本专利技术的实施方式和步骤作具体说明：1、基于水热法合成高长径比的金属铜纳米线；基于水热法合成高长径比的金属纳米线，所述金属纳米线的长径比大于2000，并且半径小于20nm。用分析天平称取0.8mmol二水合氯化铜作为反应前驱物，0.4mmol乙酰丙酮镍作为还原剂，量取10mL的油胺作为还原剂、分散剂及结构导向剂，将三者置于三口烧瓶反应装置中。随后，把反应装置放置于恒温加热磁力搅拌器内进行加热反应，通过设定调节加热装置，可以实现对反应温度以及反应速率的精确控制。为避免反应过程中纯铜纳米线在高温下被氧化，需不断向容器中通入50sccm高纯氮气(或氩气)作为保护气。调整恒温加热磁力搅拌器使反应在80℃下预热10min，排尽反应装置内部的空气，然后将反应装置持续加热至185℃恒温持续4个小时。完成铜纳米线的生长后，反应结束，关闭恒温加热搅拌器并待反应溶液冷却至室温。2、在铜纳米线表面包裹上对应的材料壳层，包括金属材料、半导体材料、有机物材料、二维材料等，形成核壳结构的纳米线。针对不同性质的材料主要分为以下两种包裹壳层方法：液相处理法：1)对于金属材料的壳层包裹；采用液相处理法实现在纳米线表面包裹不同金属。在生长纯铜纳米线的过程中，待生长阶段结束后往反应装置中加入对应的包裹金属材料的前驱物，调整实验条件，反应一定的时间，使得在铜纳米线表面包裹上对应的金属壳层，针对不同金属调整包裹反应温度，包裹阶段结束后得到表面光滑且均匀的的纳米线，调整包裹阶段中加入金属前驱物的摩尔量实现调控表面包裹的壳层的厚度；从而可得到表面光滑且壳层厚度可控的铜-金属核壳结构纳米线。这里仅以铜-镍核壳纳米线为例，图1是在铜纳米线上包裹金属Ni的核壳纳米线的表面形貌观察SEM，图2是对核壳纳米线表面材料壳层金属Ni的EDS能谱图，可以发现Ni元素的存在，也是对铜-镍核壳结构的一种验证。2)对于有机物材料的壳层包裹；采用液相处理法实现在纳米线表面包裹不同有机物材料。在生长纯铜纳米线本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种变功函数广谱透明欧姆电极的制备方法，其特征在于包括如下步骤：1)基于水热法合成高长径比的金属纳米线，所述金属纳米线的长径比大于2000，并且半径小于20nm；2)在金属纳米线表面包裹上材料壳层，形成核壳结构的纳米线；所述金属纳米线表面包裹上不同的材料壳层，核壳结构的纳米线的功函数随之变化；3)将包裹对应材料层的核壳纳米线经过超声、离心，使纳米线分散在正己烷溶液中；4)将核壳结构纳米线均匀地分布在目标衬底上，制成纳米线薄膜电极。5)在一定的温度下对透明电极进行退火处理，实现欧姆接触，获得变功函数广谱透明欧姆电极。

【技术特征摘要】
1.一种变功函数广谱透明欧姆电极的制备方法，其特征在于包括如下步骤：1)基于水热法合成高长径比的金属纳米线，所述金属纳米线的长径比大于2000，并且半径小于20nm；2)在金属纳米线表面包裹上材料壳层，形成核壳结构的纳米线；所述金属纳米线表面包裹上不同的材料壳层，核壳结构的纳米线的功函数随之变化；3)将包裹对应材料层的核壳纳米线经过超声、离心，使纳米线分散在正己烷溶液中；4)将核壳结构纳米线均匀地分布在目标衬底上，制成纳米线薄膜电极。5)在一定的温度下对透明电极进行退火处理，实现欧姆接触，获得变功函数广谱透明欧姆电极。2.根据权利要求1所述的一种变功函数广谱透明欧姆电极的制备方法，其特征在于：步骤1)中所述金属纳米线包括但不限于银、铜、金、镍、铝纳米线中的一种。其中，高长径比2000以上，半径小于20nm。3.根据权利要求1所述的一种变功函数广谱透明欧姆电极的制备方法，其特征在于：步骤2)中所述的材料壳层包括但不限于金属材料或半导体材料或有机物材料或二维材料。4.根据权利要求1所述的一种变功函数广谱透明欧姆电极的制备方法，其特征在于：步骤2)中在金属纳米线表面包裹上对应的材料壳层的方式包括液相处理法和气相处理法。5.根据权利要求3所述的一种变功函数广谱透明欧姆电极的制备方法，其特征在于：所...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡端俊，王君，赵阳，林仰乔，黄生荣，
申请(专利权)人：厦门瑶光半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35