[发明专利]石墨烯与银纳米线复合透明导电薄膜的图形化方法

说明书

技术领域

本发明属于材料制备技术领域，特别是涉及一种石墨烯与银纳米线复合透明导电薄膜的图形化方法。

背景技术

透明导电薄膜已在诸多领域中得到广泛的应用，如太阳能电池、有机电致发光器件、触摸屏、液晶显示等。ITO(Indium Tin Oxide)即氧化铟锡具有高导电性、高透过率的特点，是最为广泛应用的透明导电薄膜材料，但随着光电器件朝着低成本、柔性化的方向发展，使得其在光电领域中的应用受到了很多限制，例如铟储量的缺乏及镀膜需要溅射过程造成ITO的制作成本高；ITO的柔韧性不够，弯曲时容易出现裂纹，不适合柔性使用等。

石墨烯自2004年由A.K.Geim及K.V.Novoselov首次发现后，由于其特殊的二维结构使其具有良好的电子迁移率、高透过率及可弯曲特性等一系列性质，从而具备用作透明导电薄膜的良好前景。近年来，采用化学气相沉积法在铜衬底上已经成功制备出大面积的多晶石墨烯薄膜，但由于其方块电阻较高，严重制约了其在透明导电薄膜领域的应用。银纳米线具有良好的导电性及可弯曲特性，然而银纳米线薄膜表面起伏过大，限制了其在微纳器件和光电器件中的应用。因此，提出了对于银纳米线薄膜进行后续处理并与石墨烯薄膜形成复合薄膜以期得到高导电性、表面平整的透明导电薄膜。

基于器件应用的透明导电薄膜需进行图形化，目前石墨烯薄膜的图形化方法主要有以下几种：1)对石墨烯薄膜的生长基底进行图形化从而直接生长图形化的石墨烯薄膜，该方法虽然避免了光刻、刻蚀等步骤，但是将图形化的石墨烯薄膜精确定位到指定位置较为困难。2)将转移到目标结构上的石墨烯薄膜进行激光刻蚀图形化，这种方法虽然图形化效果较好，但是效率偏低且激光设备维护成本高。3)纳米压印法，因其模板制作成本高限制了其应用。而银纳米线薄膜的图形化方法通常是将银纳米线分散液直接涂覆在有遮挡层的衬底上，待银纳米线完全附着于衬底上之后去除遮挡层，从而形成图形化的银纳米线薄膜。由于去除遮挡层时不可避免地会产生薄膜边缘的毛刺，所以这种方法只能够初步实现对银纳米线薄膜的图形化，不适合工业化精密加工。而石墨烯与银纳米线复合透明导电薄膜的图形化却鲜有提及，为了其在半导体领域的进一步发展，着实有必要提出一种石墨烯与银纳米线复合薄膜的图形化方法，促进石墨烯与银纳米线复合透明导电薄膜在半导体领域的工业化应用。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种石墨烯与银纳米线复合透明导电薄膜的图形化方法，用以解决现有石墨烯薄膜、银纳米线薄膜用作透明导电薄膜的缺点，以及采用其他方法图形化后可能出现的边缘粗糙有毛刺的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种石墨烯与银纳米线复合透明导电薄膜的图形化方法，所述石墨烯与银纳米线复合透明导电薄膜的图形化方法至少包括：

1)提供目标结构，在所述目标结构表面制备复合透明导电薄膜，所述复合透明导电薄膜包括石墨烯薄膜及银纳米线薄膜；

2)在所述复合透明导电薄膜表面制备图形化光刻胶掩膜层；

3)依据所述图形化光刻胶掩膜层刻蚀所述复合透明导电薄膜；

4)去除所述图形化光刻胶掩膜层，完成对所述透明导电薄膜的图形化处理。

作为本发明的石墨烯与银纳米线复合透明导电薄膜的图形化方法的一种优选方案，步骤1)中，所述目标结构为目标衬底或具有功能器件的半导体结构。

作为本发明的石墨烯与银纳米线复合透明导电薄膜的图形化方法的一种优选方案，所述目标衬底为石英玻璃、玻璃、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚氯乙烯、聚二甲基硅氧烷或聚甲基丙烯酸甲酯。

作为本发明的石墨烯与银纳米线复合透明导电薄膜的图形化方法的一种优选方案，步骤1)中，在所述目标结构表面制备所述复合透明导电薄膜包括以下步骤：

1-1)在所述目标结构表面形成所述银纳米线薄膜；

1-2)在所述银纳米线薄膜表面形成所述石墨烯薄膜。

作为本发明的石墨烯与银纳米线复合透明导电薄膜的图形化方法的一种优选方案，步骤1-1)中，在所述目标结构表面形成所述银纳米线薄膜包括以下步骤：

1-1-1)提供银纳米线及溶剂，将所述银纳米线置于所述溶剂中得到银纳米线分散液；

1-1-2)采用浸渍提拉工艺、旋涂工艺、刮涂工艺、喷涂工艺、湿涂工艺、丝网印刷工艺、滚轮涂布工艺或板式涂布工艺在所述目标结构表面制备包括多个接触连接的银纳米线的所述银纳米线薄膜。