[发明专利]叠加式金属网格型透明电极的激光定域去除制备方法

说明书

本发明提供了一种叠加式金属网格型透明电极的制备方法，首先通过磁控溅射镀膜仪在衬底表面溅射一层金属，然后利用激光束按照EZCAD绘制的阵列在金属/衬底表面进行去除，最后用吸耳球吹去表层的飞溅物，即可得到叠加式金属网格型透明电极。本发明操作简单，对设备无特殊要求，制备成本低。

技术领域

本发明涉及激光加工技术和光电功能材料领域，特指一种利用超短脉冲激光定域去除加工技术制备叠加式金属网格型透明电极的方法。

背景技术

透明电极作为现代电子器件的重要组成部分，具有高导电性和高透光率，可广泛应用于平板触摸屏、液晶显示器、发光二极管(LED)、太阳能电池等光电器件。目前透明电极按其制备材料的不同，主要可分为碳基透明电极、金属氧化物基透明电极、金属纳米线和金属网格型透明电极。碳纳米管(CNT)和石墨烯是制备碳基透明电极的主要材料，CNT具有良好的热和化学稳定性，但其接触电阻大，导电性远不及掺锡氧化铟(ITO)。目前，石墨烯的制备工艺主要有化学气相沉积法(CVD)和溶液法，通过CVD制备石墨烯需要在1000℃的高温条件下，制备成本高，不利于产业化生产，而溶液法合成的石墨烯跟CNT一样具有较大的接触电阻。金属氧化物基透明电极中的ITO透明电极因其具有高透光率、高导电性、高硬度、高耐磨性等优点，是目前应用最为广泛的透明电极。但是其也存在着一些缺点，如制备条件苛刻(需要高真空和高温)、制备成本高、易碎、铟元素有毒等。其余金属氧化物(AZO、FTO、GZO等)基透明电极的光电性能尚不能很好满足光电器件的要求，或制备技术还存在着缺陷，因而应用多受到限制。

纳米银线和金属网格型透明电极是近期兴起的有望取代ITO透明电极的重要光电材料，通过纳米银线技术制备的透明电极具有透光率高、弯曲半径小等优点，但由于表面纳米银线的不规则分布会造成较大的接触电阻和严重的漫反射，且国内纳米银线市场几乎被国外垄断，原材料的成本高，不能实现大规模的生产与应用。与纳米银线型透明电极不同，金属网格型透明电极具有透光率高、阻抗低、原料和制备成本低等优势。目前，制备金属网格型透明电极的方法有压印法、喷墨印刷法、光刻法、银盐乳剂显影法、激光选择性烧结法等。Yu等借助压印模具通过卷对卷热压工艺先在柔性PET衬底上压印出网格状凹槽，接着将纳米Ag浆填充至凹槽，再通过刮片刀将纳米Ag浆刮涂均匀，最后烘干得到Ag网格型透明电极(参考文献:[1]J.S.Yu,G.H.Jung,J.Jo.Solar Energy Materials and Solar Cells109(2013)142-147)。该方法所需的压印模具成本高，且对金属浆体的颗粒粒度要求也很高，颗粒太大，无法进入较细小的凹槽里面，所得到的网格不均匀，导电性差，且颗粒太小，颗粒之间不能紧密接触，干燥后容易开裂，影响产品性能。An等通过电水动力(EHD)喷墨印刷和刷涂技术成功制备了Ag网格/ITO混合透明电极，其原理是将Ag墨水通过注射泵注射到施加电场的喷嘴中，在静电、静水和毛细管力的共同作用下，液体被拉伸成锥形，当静电力比表层张力和墨水的粘性强时，便会形成连续喷射的Ag线，通过控制喷嘴的移动路径，便可得到Ag网格，最后在表面刷涂一层ITO膜便得到Ag网格/ITO混合透明电极(参考文献:[1]H.R.An,S.T.Oh,C.Y.Kim.Journal of Alloys and Compounds 615(2014)728-733)。该方法虽然简单方便，但其线宽受喷嘴尺寸限制，且Ag墨水的制备工艺繁琐。其他方法也存在一些问题，如光刻法需要模板，操作过程复杂，制备成本高；银盐乳剂显影法制备工艺复杂、耗时；激光选择性烧结法所用金属纳米颗粒墨水利用率低，且制备纳米颗粒墨水成本高。因此，开发高性能金属网格型透明电极的简便、可控、低成本制备方法具有重要的意义。

发明内容

本发明目的是克服在先技术上的不足，提供一种叠加式金属网格型透明电极的制备方法，通过激光定域去除技术，可以实现叠加式金属网格型透明电极的制备，操作简单，对设备无特殊要求，制备成本低。

本发明所采用的技术方案如下：

叠加式金属网格型透明电极的激光定域去除制备方法，其特征在于，包括以下步骤：