[发明专利]高导电性有机透明导电薄膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及透明导电薄膜材料技术领域，具体涉及一种高导电性有机透明导电薄膜的制备方法。

技术背景

透明导电薄膜是一种重要的光电功能薄膜，被广泛的应用于液晶显示、有机发光二极管、触摸屏、薄膜太阳能电池等领域中。目前报道的透明导电薄膜主要包括以In₂O₃、SnO₂和ZnO等为主体材料的掺杂体系的透明导电氧化物薄膜（Nature Mater. 2005, 4, 864–868; Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2010, 94, 2328-2331; Appl. Phys. Lett. 2010, 96, 133506），以聚噻吩衍生物聚(3,4-乙烯基二氧噻吩)（PEDOT）掺杂聚苯乙烯磺酸（PSS）为代表的导电聚合物薄膜（J. Mater. Chem. 2005, 15, 2077-2088; Adv. Funct. Mater. 2004, 14, 615-622），以碳纳米管和石墨烯为代表的碳基透明导电薄膜（Science 2004, 305, 1273-1276; ACS Nano 2010, 4, 5263-5268），和以金属纳米线和金属纳米格栅为代表的金属纳米结构的透明导电薄膜（Nano Lett. 2008, 8, 689-692; Adv. Mater. 2010, 22, 3558-3563）。其中最常用的透明导电薄膜是铟锡氧化物（ITO）薄膜，该薄膜具有较高的可见光透过率和较低的电阻率，常被用在有机太阳能电池和有机发光二极管等光电器件中作为透明电极。随着科技的进步，未来光电器件的发展趋势是低成本、轻量化和柔性化，而传统的ITO薄膜则不能满足制备低成本柔性器件的要求。这主要是由于ITO薄膜较脆，在受力弯曲时面电阻会急剧增大，另外，由于铟元素稀有，使得ITO的制备成本逐年增加。因此，发展低成本且耐弯曲的透明导电薄膜将为未来光电器件的发展起到有益的促进作用。

介质/金属/介质多层结构可以通过对金属和介质层厚度的调节同时实现高电导率和可见光区的高透过率，而该多层结构的高电导率则主要受金属层厚度的影响，采用适当厚度的金属层可以实现小于10 Ω/□的超低面电阻。这种结构早期被应用于增加透明导电氧化物薄膜的电导率，采用总厚度不超过100 nm的ITO/Ag/ITO结构的透明导电薄膜可以实现小于5 Ω/□的面电阻和可见光区大于85%的透过率（Opt. Commun. 2009, 282, 574-578）。目前报道的介质/金属/介质多层结构都是采用无机半导体材料作为介质层。

与无机半导体材料相比，有机半导体材料具有材料来源广泛，重量轻、成本低、耐弯曲等优点，是良好的低成本柔性材料。但是，有机半导体薄膜的载流子迁移率通常很低，一般在10^-3-10^-7 cm²V^-1s^-1量级，而且载流子浓度也远低于无机半导体薄膜，因此绝大多数有机半导体薄膜的导电性很差。目前报道的基于有机材料的透明导电薄膜在可见光透过率大于85%时，最佳的面电阻也只有约150 Ω/□（Adv. Funct. Mater. 2011, 21, 1076-1081），这样的性能远远不能达到光电器件对透明电极的要求。

发明内容

为了解决现有技术中的基于有机材料的透明导电薄膜的性能不能达到光电器件要求的问题，本发明特别提供一种基于介质/金属/介质多层结构的，采用有机半导体材料作为介质层的，无铟且可柔性化的高导电性有机透明导电薄膜的制备方法。

本发明的高导电性的有机透明导电薄膜材料的制备方法的技术方案具体如下：

一种高导电性有机透明导电薄膜的制备方法，包括以下步骤：

步骤i、在刚性或柔性平面基板上制备第一介质层；

步骤ii、在所述的第一介质层上制备金属层；

步骤iii、在所述的金属层上制备第二介质层；

所述第一介质层和所述第二介质层的材料分别为：任意一种有机半导体材料，或任意多种有机半导体材料的混合物。

上述技术方案中，所述的有机半导体材料包括有机小分子半导体材料和聚合物半导体材料。

上述技术方案中，所述第一介质层和所述第二介质层为两种有机半导体材料的混合物时，两种材料的质量混合比例为1:99-1:4。