[发明专利]一种高透过率导电薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及透明导电薄膜领域，尤其涉及到一种高透过率导电薄膜及其制备方法。

背景技术

随着电子行业的飞速发展，对平板显示器透明导电薄膜的需求日益增长。目前广受市场青睐的透明导电薄膜主要是ITO(铟锡氧化物)、FTO(掺氟氧化锡)、AZO(铝掺杂氧化锌)，但由于铟资源稀缺价格高、AZO载流子浓度高导致红外光吸收严重降低透过率，急需开发一种资源丰富、制备成本低的高效透明导电薄膜。

石墨烯是一种新型的碳材料，具有二维平面结构，理论上具有极高的透过率和导电性，可用作透明导电材料。但由于石墨烯的带隙为零，实际石墨烯薄膜的导电性较差，而且随着石墨烯层数的增加，透过率会下降。通过掺杂氮可以调节石墨烯的带隙宽度形成n型半导体结构，有效改善石墨烯的导电能力。然而，掺杂氮后，石墨烯的导电性明显提高，但透过率会因结构的无序度增加而有所降低。

发明内容

本发明的目的是提供一种高透过率导电薄膜，所要解决的问题是提高氮掺杂石墨烯薄膜的可见光透过率和导电能力，满足透明导电薄膜在光电性能方面的要求，实现大面积、低成本制备。

本发明解决技术问题，采用如下技术方案：

本发明的高透过率导电薄膜，其特点在于：所述高透过率导电薄膜是以玻璃为衬底，采用三层膜组合方式，底层为减反射薄膜，中间层为p型半导体氧化物薄膜，顶层为氮掺杂石墨烯薄膜。

本发明的高透过率导电薄膜，其特点也在于：所述减反射薄膜为纳米SiO₂薄膜，厚度为20～50nm，在550nm处的透过率不低于97％。

所述p型半导体氧化物薄膜为镓掺杂氧化钛薄膜或镓掺杂氧化锡薄膜中的一种，薄膜厚度低于30nm。

上述高透过率导电薄膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)通过提拉镀膜的方法在玻璃衬底上形成减反射薄膜，并进行热处理；

(2)通过提拉镀膜的方法在减反射薄膜上形成p型半导体氧化物薄膜；

(3)以氧化石墨烯为原料、以尿素为氮源，超声剥离2～3h，再160℃水热反应12小时，获得1～5层厚的片状氮掺杂氧化石墨烯；通过旋涂镀膜的方法，使片状氮掺杂氧化石墨烯在p型半导体氧化物薄膜表面形成氮掺杂石墨烯薄膜；

(4)真空干燥，即获得高透过率导电薄膜。

优选的，步骤(1)和步骤(2)中提拉镀膜的提拉速度为60～90mm/min。

优选的，步骤(1)中热处理是在500℃恒温处理1h。

优选的，步骤(3)中旋涂镀膜的旋转速度为：先低速300～400r/min旋转6～8s，再高速2500～4000r/min旋转6～8s。

优选的，步骤(4)中真空干燥的条件是150℃干燥2小时。

本发明的有益效果体现在：

本发明的高透过率导电薄膜的可见光透过率为88％～96％，电阻率为15～100Ω/sq；且本发明高透过率导电薄膜的制备工艺简单，对设备要求不高，可大面积生产，有望取代传统价格高的ITO、AZO等透明导电薄膜。

附图说明

图1为本发明高透过率导电薄膜的结构示意图。

具体实施方式

以下通过实施案例对本发明作进一步说明，但这些实施案例不得用于解释对本发明保护范围的限制。

实施例1

如图1所示，本实施例的高透过率导电薄膜是以玻璃为衬底，采用三层膜组合方式，底层为SiO₂减反射薄膜，中间层为p型半导体氧化物薄膜，顶层为氮掺杂石墨烯薄膜。

本实施例的高透过率导电薄膜的制备方法包括以下步骤：

(1)SiO₂减反射薄膜的制备：

将载玻片经稀硫酸(质量浓度为50％)、去离子水超声清洗后于鼓风干燥箱中100℃烘干待用。

将2.08g正硅酸乙酯、23g无水乙醇、0.5g稀盐酸(2mol/L)和0.5gF127(PEO-PPO-PEO三嵌段聚合物，分子式EO₁₀₆PO₇₀EO₁₀₆)混合，于50℃恒温搅拌30分钟，得到SiO₂镀膜液。

将载玻片置于提拉镀膜仪的样品夹上，设置提拉速度为70mm/min，进行镀膜，得到膜厚在30～50nm的SiO₂减反射薄膜，并在马弗炉中500℃恒温热处理1小时。

(2)p型半导体氧化物薄膜的制备：