一种柔性多层复合透明电极及制备方法技术

本发明专利技术提供了一种柔性多层复合透明电极及制备方法，包括：依次叠放的柔性支撑层、高电导传输层和介电保护层；其中，柔性支撑层选用高聚物材料设置于底层；介电保护层选用透明导电氧化物材料设置于顶层；高电导传输层选用金属和/或碳类材料设置于柔性支撑层和介电保护层之间。解决了现有技术中传统的透明导电氧化铟锡（简称ITO）硬而脆，可承受的形变非常小，及导电性好的金属银极为活泼，金属纳米线或金属网格结构具有大的比表面积，一旦氧化透明电极将失效；铜纳米线黄化指数过高、反光及易形成摩尔纹的问题。摩尔纹的问题。摩尔纹的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种柔性多层复合透明电极及制备方法


[0001]本专利技术涉及一种透明电极领域，具体涉及一种柔性多层复合透明电极及制备方法。

技术介绍

[0002]透明电极是一种重要的光电信息材料，鉴于其优异的透光性能和良好的导电性能被广泛应用于显示器、电致发光器件和太阳能电池中，其中ITO透明电极已经广泛应用于商业产品中。随着科技的不断进步，3C类电子产品不断升级，电子产品对柔性的需求日趋显著。
[0003]但目前，传统的透明导电氧化铟锡（简称ITO）属于陶瓷材料，硬而脆，可承受的形变非常小，在弯折条件下方阻急剧上升，进而导电性显著下降，导致电子设备失效，ITO不具备延展性。目前，ITO等氧化物薄膜的柔韧性和导电性不足等问题，不适合制作柔性显示器和大面积触摸屏，在柔性电子领域应用受到限制。
[0004]现有技术中为解决此类问题，研究人员尝试在柔性衬底表面生长金属网格、金属纳米线、纳米碳管、氧化石墨烯或将几者进行复合等方式，在保证电极优异的光电性能的前提下，具有一定的弯折能力。与本专利技术最接近的研究成果采用溶胶凝胶工艺在氧化石墨烯表面制备金属纳米线并获得具有较好光电性能的柔性电极，但是金属纳米线和金属网格具有非常大的比表面积，导电性好的金属银极为活泼，一旦氧化透明电极将失效。也有关于铜金属网格、铜纳米线的报道，但是铜一直存在黄化指数过高以及反光的光学问题，且规则的网格图案的铜反光容易产生建设性干涉，形成摩尔纹问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种具备良好光电性能的柔性多层复合透明电极，通过依次叠放的柔性支撑层、高电导传输层和介电保护层设计很好的解决了上述问题。
[0006]具体根据本专利技术实施例的第一方面，提供了一种柔性多层复合透明电极，包括：依次叠放的柔性支撑层、高电导传输层和介电保护层；其中，柔性支撑层选用高聚物材料设置于底层；介电保护层选用透明导电氧化物材料设置于顶层；高电导传输层选用金属和/或碳类材料设置于柔性支撑层和介电保护层之间。
[0007]本专利技术的一个实施例中，提供了多层复合透明电极的高电导传输层为单层结构。
[0008]本专利技术的一个实施例中，提供了多层复合透明电极的高电导传输层为多层结构。
[0009]本专利技术的一个实施例中，提供了多层复合透明电极的高电导传输层为薄膜结构。
[0010]本专利技术的一个实施例中，提供了多层复合透明电极的所述高电导传输层为石墨烯和/或金属银薄膜。
[0011]本专利技术的一个实施例中，提供了多层复合透明电极的柔性支撑层为聚酰亚胺薄膜。
[0012]本专利技术的一个实施例中，提供了多层复合透明电极的介电保护层为氧化锌薄膜。
[0013]本专利技术的一个实施例中，提供了多层复合透明电极的介电保护层为金属铝掺杂氧化锌薄膜。
[0014]本专利技术的一个实施例中，提供了多层复合透明电极的介电保护层为氟掺杂氧化锡薄膜。
[0015]本专利技术的一个实施例中，高电导传输层可以是铜或银，通过掩板制备出具有多孔结构，具体孔型可以是圆形、椭圆形，矩形、正方形及菱形。
[0016]本专利技术的一个实施例中，柔性支撑层也可以是聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、环烯烃聚合物(COP)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、三醋酸纤维薄膜(TAC)、聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)或聚酰亚胺(Polyimide)。。
[0017]本专利技术的一个实施例中，介电保护层也可以是掺铝的ZnO薄膜（简称AZO）、Sb和F（掺Sb的Sn02薄膜简称ATO,掺F的Sn02薄膜简称FTO)。P、As、Te等也可以作为Sn02薄膜的掺杂剂Zn2Sn04、In4Sn
3012
、MgIn
204
、Cd1n
204
等多元膜系。
[0018]根据本专利技术实施例的第二方面提供了一种制备柔性多层复合透明电极的方法，依次在聚合物薄膜表面通过化学气相沉积制备单层石墨烯层，通过化学工艺在所述单层石墨烯层表面生长银膜，通过物理气相沉积在银膜表面生长TCO类透明导电氧化物薄膜。
[0019]根据本专利技术实施例的技术方案，能够获得一种具有良好稳定性和光电性能的柔性多层复合透明电极。
附图说明
[0020]图1是根据本专利技术一示例性实施例结构示意图。
[0021]图2是根据本专利技术一示例性实施例示出的XRD图。
[0022]图3是根据本专利技术一示例性实施例示出的表面形貌图。
[0023]图4是根据本专利技术一示例性实施例示出的表面颗粒分布图。
[0024]图5是根据本专利技术另一示例性实施例示出的表面形貌图。
[0025]图6是根据本专利技术另一示例性实施例示出的表面颗粒分布图。
[0026]图7是根据本专利技术另一示例性实施例示出的XRD图。
[0027]图8是根据本专利技术另一示例性实施例示出的表面形貌图。
[0028]图9是根据本专利技术另一示例性实施例示出的表面颗粒分布图。
具体实施方式
[0029]本专利技术实施下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0030]本专利技术的一实施例一种柔性多层复合透明电极结构结合图1，分别采用化学气象沉积（CVD）在1柔性支撑层为1.1聚酰亚胺上制备具有高的透光性，和良好电导性的2高电导传输层为2.1石墨烯高电导传输层。
[0031]在2高电导传输层为2.1石墨烯高电导传输层表面采用磁控溅射镀膜机的基本步骤依次使用Ag99.99% metals basis制备2高电导传输层为2.2金属银高电导传输层和
ZnO99.99%metals basis制备3介电保护层为3.1氧化锌薄膜层。
[0032]具体在0.3Pa的气压下，使用80W脉冲直流磁控溅射在聚酰亚胺/石墨烯上制备银层，银层厚度分别为7、15、25nm，随后分别采用射频和脉冲直流磁控溅射在聚酰亚胺/石墨烯/Ag上制备ZnO薄膜，脉冲电源占空比为75%，频率为100KHz。脉冲信号正电压为负电压的20%。溅射靶材为纯度99.99%ZnO粉末靶分别在100w、150w、200w溅射20min。
[0033]对制备试样分别使用台阶仪，霍尔效应仪，分光光度仪，原子力显微镜和XRD对试样薄膜，厚度、光电性能及形貌和物象进行分析。
[0034]分析样品中选出1柔性支撑层为1.1聚酰亚胺（0.9nm）/2高电导传输层为2.1石墨烯（0.9nm）/2高电导传输层为2.2银（15nm）/3介电保护层为3.1氧化锌（120nm）样品电学数据：方阻989（ohm/sq），电阻率1.26
×
10
‑3（ohm
‑
cm），载流子浓度1.18本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性多层复合透明电极，其特征在于，包括：依次叠放的柔性支撑层、高电导传输层和介电保护层；其中，所述柔性支撑层选用高聚物材料设置于底层；所述介电保护层选用透明导电氧化物材料设置于顶层；所述高电导传输层选用金属和/或碳类材料设置于所述柔性支撑层和所述介电保护层之间。2.根据权利要求1所述的多层复合透明电极，其特征在于，所述高电导传输层为单层结构。3.根据权利要求1所述的多层复合透明电极，其特征在于，所述高电导传输层为多层结构。4.根据权利要求2或3所述的多层复合透明电极，其特征在于，所述高电导传输层为薄膜结构。5.根据权利要求4所述的多层复合透明电极，其特征在于，所述高电导传输层为石墨...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱鹏福，齐鹏远，任海芳，白晶，魏秉男，赵俊超，
申请(专利权)人：营口理工学院，
类型：发明
国别省市：