一种碳薄层电极制造技术

本发明专利技术属于光电材料和器件科技领域，本发明专利技术公开了一种碳薄层电极，包括透明衬底（1）、碳薄层（2）、金属纳米颗粒层（3）；所述碳薄层（2）覆盖于所述透明衬底（1）上；所述金属纳米颗粒层（3）沉积在碳薄层（2）上；在满足一定的光透过率的情况下，其碳薄层具有优异的导电性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光电材料和器件科技领域，尤其涉及一种碳薄层电极。
技术介绍
导电薄层在很多领域有着广泛的应用，诸如电存储器、发光二极管、人工肌肉、太阳能电池等功能器件的电极。当前，最常见电极是传统无机材料的金属氧化物薄层，诸如氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(ΙΖ0)、氧化锌(ZnO)等。然而随着稀有金属的日趋匮乏，价格日趋昂贵，而且其脆性特点进一步限制了他们在光电功能器件领域的大规模应用。所以，开发具有价格低廉、原材料丰富、稳定性高以及柔性好的导电薄层，其经济利益与战略意义重大。目前，同时具有柔性与导电功能的材料主要有导电聚合物和碳纳米管。相对于无机金属氧化物导电薄层，传统导电聚合物材料诸如PANI (聚苯胺)、PPY (聚吡咯)等导电性相对较差，新型导电聚合物如PEDOT =PSS (聚乙撑二氧噻吩聚对苯硫醚)等虽然导电性较高，但其价格较高。碳纳米管具有出色的电学性能与优异的机械性能，是制备柔性导电薄层的理想材料之一。但是碳纳米管在制备与纯化过程中不仅产率低，而且金属性与半导体性碳纳米管之间分离困难且低效，使其薄层的制备过程复杂，成本高。近年来，石墨烯因具有高迁移率(20000-50000cm2/VS)、独特的整数霍尔效应，优异的机械性能成为人们的研究热点，石墨烯是一种单层碳原子紧密堆积成的二维蜂窝状结构的碳质新材料，其导电率较高，透光率可达97%，且生产成本较低，不需高温和高压。因此石墨烯制成的薄层将成为新一代的理想导电薄层。石墨烯的合成方法主要有机械剥离法、 热膨胀法、取向附生法、加热SiC法、化学气相沉积法、氧化还原法以及液相化学法等。其中氧化还原法和化学气相沉积法最受公司和研发机构关注。氧化还原法通常用 Hummers 法(参见文献Hummers, W. S. ； Offeman RE. J. Am. Chem. Soc. 1958, 80, 1339.)将石墨转为近绝缘的氧化石墨烯，然后将其进行NaBH4还原、高温热处理以及电化学还原。J. H. Chen等人(参见文献Nat. Nano techno 1. 2008, 3，206.)用化学气相沉积法在镍上生长的石墨烯，再通过转移得到碳薄层，其面电阻为200 Ω / □，在550nm处的透过率为85%。 S. Biswas等人(参见文献Nano Lett. 2009，9，167 .)通过液体-液体组装制备的石墨碎片面电阻达到100Ω/ □，在500nm处的透过率为70%，目前，单层或多层石墨烯在用作透明电极的时候，在满足一定光学透过率的情况下，其导电性质如面电阻仍然很高，实际应用中需要提供一种碳薄层电极，其在满足一定的光透过率的情况下，具有较好的导电性质。
技术实现思路
针对以上现有技术中存在的石墨烯在用作透明电极的时候，在满足一定光学透过率的情况下，其导电性质如面电阻仍然很高，实际应用中需要提供一种碳薄层电极，其在满足一定的光透过率的情况下，具有较好的导电性质。本专利技术提供一种碳薄层电极，包括透明衬底1、碳薄层2、金属纳米颗粒层3 ；所述碳薄层2，覆盖于所述透明衬底1上；所述金属纳米颗粒层3沉积在碳薄层2上。所述碳薄层2的材料为石墨化的碳纤维、石墨片、石墨(碎)片、石墨氟化物纤维、碳纳米管中的一种或其混合物。所述碳薄层电极还包括保护层4、所述保护层4覆盖在金属纳米层3上。保护层4 为有机小分子、聚合物、卤族化合物、氧族化合物、氮族化合物、碳族化合物其中的一种或上述材料的混合物。氧族化合物可以为三氧化钼或三氧化钨。所述三氧化钼或者三氧化钨的厚度为l_200nm。所述金属纳米颗粒层3中金属为银。所述金属纳米颗粒层3中银的厚度为1 nm -20 nm。所述透明衬底1与碳薄层2之间包含出光耦合层，所述出光耦合层覆盖在透明衬底1上。所述出光耦合层为有机小分子、聚合物、卤族化合物、氧族化合物、氮族化合物、碳族化合物中的一种或上述材料的混合物。所述氧族化合物为三氧化钨或三氧化钼。所述三氧化钨或三氧化钼的厚度为1-lOOnm。本专利技术的有益效果为本专利技术提供的一种碳薄层电极，通过在碳薄层上沉积金属纳米颗粒层等技术方案，因为金属纳米颗粒层本身具有一定的导电性，在满足一定的光透过率的情况下，其碳薄层具有较好的导电性质。附图说明图1是本专利技术中碳薄层电极的结构图。 具体实施例方式下面将结合说明书附图对本专利技术的实施方式作具体说明。如图1所示，本专利技术的一种碳薄层电极，包括透明衬底1、碳薄层2、金属纳米颗粒层3 ；所述碳薄层2覆盖于所述透明衬底1上；所述金属纳米颗粒层3沉积在碳薄层2上。 其中碳薄层2的材料可以为石墨烯或石墨化的碳纤维或石墨(碎)片或石墨氟化物纤维或碳纳米管或其混合物。其中如果碳薄层2的材料为石墨烯的时候通过化学气相沉积或转移在透明衬底1上，如果碳薄层2的材料为碳纳米管的时候旋涂在透明衬底上。以石墨烯烃作为碳薄层为例，所述碳薄层电极还包括保护层4、所述保护层4覆盖在金属纳米层3上，如通过真空蒸发法沉积在金属纳米层3上。所述的保护层4可以是有机小分子、聚合物、商族化合物、氧族化合物、氮族化合物、碳族化合物、其中的一种或上述材料构成的混合物，所述氧族化合物可以为氧化钼，氧化钨，氧化锌，氧化银中的一种或混合物。其中保护层4中的材料优选为三氧化钼或三氧化钨，所述保护层中三氧化钼或三氧化钨的厚度为l-200nm。所述透明衬底可为玻璃或其他透明材料。所述金属纳米层3中的金属可以为多种金属，如银等。其中金属纳米层中的金属优选为银，所述银的厚度优选为1 nm -20 nm。在所述银的厚度分别在lnm，2nm, 4nm, 6nm, 20nm,保护层4中三氧化钨的厚度为 40nm时，金属银的沉积速率为0. 01-2nm/s，保护层4中三氧化钨的沉积速率为0. 01-0. 5nm/ s，测试碳薄层在可见光区光透过率和面电阻，其光透过率分别78%、78%、75%、69%、61%，面电阻分别为 54Ω / 口、53Ω / 口、26Ω / 口、12Ω / 口、4· 3Ω / 口。当 Ag 的厚度为 4nm，变化保护层三氧化钨的厚度，其厚度为lnm，40nm，60nm，200nm，薄层在可见光区的透过为为70%， 75%, 78. 5%, 71%，面电阻位于 25 Ω / □禾口 28 Ω / □之间。以上述其中三个碳薄层(银厚度分别为2nm，4nm，6nm，保护层三氧化钨为40nm，其光透过率分别78%、75%、69%，面电阻分别为53 Ω / 口、26 Ω / 口、12 Ω/□)为透明电极，制备有机电子发光器件。器件的结构为阳极/NPB (40 nm)/Alq3 (60 nm)/LiF (Inm)/Al (100 nm)。各功能层以真空热蒸发的方式沉积，其中有机材料的沉积速率为0.01-0. 3nm/s，LiF 的沉积速率为0. 01-0. 05nm/s,金属Al的沉积速率为l-2nm/s。所得器件的最大发光效率分别为 3. 02cd/A，3. 16cd/A，3. 72cd/A。以有机小分子NPB(N，N ‘ -二(1_萘基)_N，N ‘ - 二苯基-1，1 ‘-联苯-4-4' -二胺)，聚合物PEDOTPPS(聚乙撑二氧噻吩聚对苯硫醚)，三氧化钼为保护层。 当Ag的厚度为4n本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种碳薄层电极，其特征在于包括透明衬底（１）、碳薄层（２）、金属纳米颗粒层（３）；所述碳薄层（２）覆盖于所述透明衬底（１）上；所述金属纳米颗粒层（３）沉积在碳薄层（２）上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：涂洪明，周荃，田斌新，
申请(专利权)人：涂洪明，
类型：发明
国别省市：51