[发明专利]石墨烯透明导电膜

说明书

技术领域

本发明涉及一种透明导电膜，尤其是含有石墨烯的透明导电膜。

背景技术

现有技术中常用的透明导电膜主要以金属薄膜与金属氧化物薄膜为主。在金属氧化物中，氧化铟锡(Indium Tin Oxide，ITO)的使用较为普及，具有良好的光学与电学性质，目前制备技术已臻成熟。

美国专利案US7294852B2揭露一种氧化铟锡薄膜的制备方法，将氧化铟与氧化锡以溅镀的方式沉积于外接偏压的基板上，可藉由调整氧气流量与沉积偏压影响氧化铟锡薄膜的电阻或其它电学性质。以此制备方法制备的氧化铟锡薄膜的电阻率小于10^-3Ω·cm。

美国专利案US7309405B2揭露一种氧化铟锡薄膜的制备方法，将氧化铟锡以溅镀沉积的方式于基板上形成晶种层(seed layer)，再进一步调整溅镀气氛与条件，于晶种层上持续沉积出氧化铟锡薄膜。操作中由晶种层决定了整体薄膜的结晶性，而后半段沉积则影响了薄膜的片电阻等电学性质。此制备方法可制备极平整的氧化铟锡薄膜，粗糙度在10nm以内，无需进行进一步抛光，且具有良好的光学与电学性质，可应用于有机发光二极管。不论以上何种制备方法，氧化铟锡薄膜具有不可挠曲的缺点，且红外光部分的透光率较低。

然而，氧化铟锡因原材料稀有造成价格高昂，同时氧化铟锡透明导电薄膜无法挠曲，都限制了氧化铟锡透明导电膜的应用范围与未来性。

单层石墨，又称为石墨烯(graphene)，是一种由单层碳原子以石墨键(sp2)紧密堆积成二维蜂窝状的晶格结构，为目前世界上最薄也是最坚硬的材料，导热系数高于奈米碳管与金刚石，常温下其电子迁移率亦比奈米碳管或硅晶体高，电阻率比铜或银更低，为目前世界上电阻率最小的材料，仅一个碳原子的厚度同时让石墨烯亦具有极佳的透光率，因此在透明导电膜的应用上极具潜力。

美国专利案US7976950B2揭露一种石墨烯透明导电膜的结构，其中该透明导电膜以化学气相沉积的方式制备，且该透明导电膜结构由石墨烯片交互堆栈形成，限定石墨烯片大小大于50nm且层数在九层以内以提升堆栈效果可用于电子组件或显示面板等应用。以此方法制备的石墨烯薄膜具有10^-6Ω·m的电阻率，且在550nm可见光范围具有80％以上的透光率。但在实际操作中，石墨烯片对透明基板的附着能力有限，且藉由石墨烯片的大小与层数间接提升堆栈效果，对导电度的提升并不理想。

因此，需要一种解决现有技术中价格、制程及性质上种种问题的方法。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种石墨烯透明导电膜，该石墨烯透明导电膜包含多个石墨烯片，以及透明导电黏结剂，该透明导电黏结剂将所述石墨烯片黏结而共同形成该石墨烯透明导电膜。所述石墨烯片与透明导电黏结剂的重量比为1wt％至0.01wt％之间，而该透明导电黏结剂占该石墨烯透明导电膜的体积百分比为0.5％～10％。

该石墨烯透明导电膜的厚度小于20nm，该石墨烯透明导电膜的片电阻小于500ohm/sq，且该石墨烯透明导电膜的可见光(波长300nm～700nm)穿透度大于80％。

所述石墨烯片呈片状，厚度为3nm～10nm，且平面横向尺寸为1um～5um。该透明导电黏结剂为一透明导电高分子，包含一聚噻吩(polythiophene)结构，以及聚阳离子高分子(polycationic polymer)结构。更明确地，该透明导电黏结剂选自聚(3，4-亚乙二氧基噻吩)(poly(3，4-ethylenedioxythiophene，PEDOT)、聚(3，4-亚乙二氧基噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PEDOT∶PSS)、聚苯胺(polyaniline)、聚吡咯(polypyrrole)的任一者或其组合。

本发明藉由透明导电黏结剂的添加，作为石墨烯片堆栈区块间的连接，形成一完整的导电网络，有效降低薄膜的片电阻值，且不影响整体的透光度，使得薄膜可在高透光度下仍具有较佳的片电阻值，且可形成于可挠性的支持体上，扩展可应用的范畴。

附图说明

图1为本发明石墨烯透明导电膜的微结构示意图。

其中，附图标记说明如下：

1 石墨烯透明导电膜

10 石墨烯片

20 透明导电黏结剂

具体实施方式

以下配合图式及组件符号对本发明的实施方式做更详细的说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。