[发明专利]利用热纳米压印制备具有微纳光栅结构的超薄复合金属电极的方法及应用

说明书

本发明公开了利用热纳米压印制备具有微纳光栅结构的超薄复合金属电极的方法及应用，属于有机发光器件技术领域，本发明利用预先制备的具有微纳光栅反结构的膜板，直接对蒸镀完毕的超薄复合金属薄膜进行热压印，可得到具有微纳光栅结构的、厚度均匀的高质量超薄复合金属电极。采用对超薄复合金属电极直接进行热纳米压印，能够同时保证图案化的超薄金属电极的整体薄膜均匀性和超薄特性，从而有效降低了超薄金属电极的电阻，提升了器件效率；利用热纳米压印制备具有微纳光栅结构的超薄复合金属电极具有较高的透过率，从而提升了器件的光提取率和发光效率。

技术领域

本发明属于有机发光器件领域，具体涉及利用热纳米压印将超薄复合金属薄膜制备成具有微纳光栅结构的超薄金属复合电极。由此获得的超薄金属电极具有显著提高的透过率和电导率，进而实现对器件效率的大幅度提升。

技术背景

ITO(氧化铟锡导电玻璃)具有高透射率和高电导率等优点，是一种常用透明电极材料，被广泛用于有机发光器件的研发。然而，ITO电极存在寿命不高、层间波导模式造成发光效率损耗等问题。于是，人们提出了很多ITO电极的替代电极材料，包括导电聚合物、石墨烯、碳纳米管、金属纳米线和超薄金属薄膜等。其中，超薄金属电极具有高透射率和高机械强度，是最有希望替代ITO的电极材料。为了进一步提高有机发光器件的光提取效率和发光效率，需要将超薄金属电极图案化，引入微纳光栅结构。现有技术将超薄金属电极图案化的方法有激光烧蚀、反应离子束刻蚀、双光束干涉光刻等。这些方法面临的共同问题是制备的电极厚度不均匀，从而导致器件发光效率下降。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是：提供一种利用热纳米压印制备具有微纳光栅结构的超薄金属复合电极的方法。利用预先制备的具有微纳光栅反结构的模板，直接对蒸镀完毕的超薄复合金属薄膜进行热压印，可得到具有微纳光栅结构的、厚度均匀的高质量超薄复合金属电极。

本发明通过如下技术方案实现：

利用热纳米压印制备具有微纳光栅结构的超薄金属复合电极的方法，具体步骤如下：

(1)、PDMS模板浇筑制备；

具体步骤为：首先，将聚二甲基硅氧烷(PDMS)与固化剂(道康宁DOWCORNING)以质量比10:1混合，充分搅拌并进行离心，除去内部气泡；然后，取具有微纳光栅结构的硅模板，将均匀混合的PDMS预聚物倾倒在硅模板上，静置20min待其自流平，形成PDMS膜；随后，将其置于烘箱中烘烤，使其固化；最后，将完全固化的PDMS膜从硅模板上揭下，得到具有微纳光栅反结构的PDMS模板；

(2)、压印衬底清洗与修饰；

具体步骤为：所用压印衬底为玻璃衬底，所用衬底修饰层材料为SU-82025负性光刻胶；首先，将玻璃衬底依次置于丙酮、乙醇去离子水中分别超声清洗15min，并放入95℃的热风烘箱中干燥10min；然后，使用环戊酮(99.5wt％)将SU-8光刻胶稀释至0.1g/ml,超声30min辅助溶解，并在室温下搅拌24h；最后，将稀释后的SU-8光刻胶旋涂至处理好的玻璃衬底上，并进行前烘，以除去其中的挥发性溶剂，得到具有SU-8修饰层的压印衬底；

(3)、超薄复合金属电极蒸镀、热纳米压印；

具体步骤为：首先，将压印衬底置于真空蒸镀仪中，依次蒸镀超薄银膜和金膜，得到超薄复合金属电极；然后，将步骤(1)得到的具有微纳光栅反结构的PDMS模板覆盖在超薄复合金属电极上，并置于纳米压印机中进行热压印；压印完成后，对样品进行紫外曝光，使超薄复合金属电极下方的SU-8光刻胶固化，并冷却；最后，将最上方的PDMS模板揭下，得到具有微纳光栅结构的超薄复合金属电极。

进一步地，步骤(1)所述PDMS离心转速为5000-9000r/min，离心时间为1-4min；所用硅模板上的微纳光栅结构周期为260-650nm；所用固化PDMS模板的烘烤温度为90-120℃，时间为1h-6h。