[发明专利]导电薄膜的制备方法有效

专利信息
申请号: 201310750555.3 申请日: 2013-12-31
公开(公告)号: CN103680766A 公开(公告)日: 2014-03-26
发明(设计)人: 肖斐;金云霞 申请(专利权)人: 复旦大学
主分类号: H01B13/00 分类号: H01B13/00;H01B5/14;H01B1/16
代理公司: 上海晨皓知识产权代理事务所(普通合伙) 31260 代理人: 成丽杰
地址: 200433 *** 国省代码: 上海;31
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摘要:
搜索关键词: 导电 薄膜 制备 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及电子材料技术,特别涉及导电薄膜的制备方法。

背景技术

铟锡氧化物(ITO)透明导电薄膜被广泛用于平板显示、薄膜太阳能电池、传感器、触摸屏和可延展电子等领域,导电性能优异,当透光率为90%时,方阻可小至10欧姆/平方米。但ITO电极一般采用高温蒸镀工艺,设备费用高昂,且铟质地脆,资源稀缺,价格昂贵,这些严重限制了其在低成本、不耐高温的柔性衬底上的应用,无法满足日益增长的柔性电子市场的需求。目前最有希望取代ITO的透明导电薄膜之一为银纳米线透明导电薄膜。但因银纳米线表面通常包裹一层绝缘性稳定剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP),其分解温度高达数百摄氏度,使得银纳米线间接触电阻较大,导电性不够理想。

为了提高银纳米线薄膜的导电性,通常需要在接近200度的高温对银纳米线进行后处理,使得一些成本低、但玻璃化转变温度不高的聚合物,如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),无法作为银纳米线薄膜的基底使用。其他提高导电性的方法如施加压力、用盐酸蒸汽处理、高能量脉冲光照射等,虽然对于提高导电性有利,但都在一定程度上给柔性基底带来损伤,且因其工艺本身的原因,限制了银纳米线透明导电薄膜在某些方面的应用。例如,当施加压力时,银纳米线透明导电薄膜将难以作为器件顶电极使用,因为大多器件在此压力下将失效。同理,虽然高能量脉冲光照射是一种效率非常高的方法,但如果用来处理太阳能电池的顶电极,也会使得器件的活性层功能受到影响或失效。

发明内容

本发明的目的在于提供一种导电薄膜的制备方法,使得薄膜的导电性提升,同时能够适应低成本且玻璃化转变温度低的基底。

为解决上述技术问题,本发明提供了一种导电薄膜的制备方法,包含以下步骤:

将胺类化合物加入到金属盐或金属氧化物与溶剂的混合物中混合均匀,形成第一混合溶液;

将所述第一混合溶液与金属纳米线分散液混合均匀,形成第二混合溶液;

将所述第二混合溶液涂覆于基底上;

对所述涂覆有第二混合溶液的基底进行加热处理,形成金属纳米线导电薄膜。

现有技术中,金属纳米线表面通常包裹一层绝缘性稳定剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP),其分解温度高达数百摄氏度,使得金属纳米线间接触电阻较大,导电性不够理想,为了提高金属纳米线薄膜的导电性,通常需要在接近200度的高温对金属纳米线进行后处理,使得一些成本低、但玻璃化转变温度不高的聚合物,如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),无法作为金属纳米线导电薄膜的基底使用。而本发明中导电薄膜的制备方法是在金属纳米线分散液中加入混合了胺类化合物的金属盐或金属氧化物与溶剂的混合物,由于胺类化合物的络合作用,降低了金属盐或金属氧化物与溶剂的混合物还原生成金属导电颗粒的温度,使得本发明中的导电薄膜的制备方法可以应用于低成本且玻璃化转变温度低的聚合物基底。另外,反应生成的金属导电颗粒将金属纳米线连接在一起,提高金属纳米线导电薄膜的导电性。

优选地,在所述将胺类化合物加入到金属氧化物与溶剂的混合物中混合均匀,形成第一混合溶液的步骤之前,还包含以下步骤:

在所述金属氧化物与溶剂的混合物中加入氨水。

金属氧化物在氨水中可溶解,使得其对应的还原生成金属的反应于均相中进行,提高了反应效率,同时因金属氧化物是固体粉末,溶解后便于更好地与金属纳米线分散液混合。

优选地,所述胺类化合物为以下任意一种或其任意组合:

氨水、乙胺、异丙胺、乙二胺、丙二胺、丁二胺、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、异丙醇胺、二异丙醇胺或三异丙醇胺。

本实施方式中用到的胺类化合物种类较多,可供选择的范围比较广泛。本实施方式优选二乙醇胺。加入胺类化合物的主要作用是降低金属盐或金属氧化物生成金属导电颗粒的温度,使得本发明中导电薄膜的制备方法可以应用于低成本但玻璃化转变温度低的聚合物基底。

优选地,在形成所述第一混合溶液之后,在形成所述第二混合溶液之前,还包含以下步骤:

在所述第一混合溶液中加入低沸点溶剂;

所述低沸点溶剂为一种沸点低于100摄氏度的溶剂。

第一混合溶液稀释后可提高其稳定性,避免常温下体系中金属盐反应生成金属而析出,延长其储存时间。

优选地,若所述第一混合溶液中溶剂含水,则在形成所述第一混合溶液之后,形成所述第二混合溶液之前,或在形成所述第二混合溶液之后加入高沸点溶剂;若所述第一混合溶液中的溶剂不含水,则在形成所述第一混合溶液之后,形成所述第二混合溶液之前,加入高沸点溶剂;

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