[发明专利]一种多孔金属复合透明导电薄膜及其制备方法

说明书

本发明是一种多孔金属复合透明导电薄膜及其制备方法，该导电膜包括一个透明基底(1)，在透明基底(1)的一侧或两侧表面上依次制备保护性减反射金属氧化物层(2)、多孔金属导电层(3)和另一个保护性减反射金属氧化物层(2)，多孔金属导电层(3)被布置在两个保护性减反射金属氧化物层(2)之间。所述保护性减反射金属氧化物层(2)采用磁控溅射的方法制备，多孔金属导电层(3)采用掩模法制备，其中掩模材料为聚酰亚胺球，该聚酰亚胺球的直径为25～400纳米。本发明提供的这种复合透明导电膜，具有较高的透过率和电导率，同时具有较好的耐环境性能，不易氧化，不易脱落。此外，这种导电膜还具有防紫外线和隔热的效果。

技术领域

本发明是一种多孔金属复合透明导电薄膜及其制备方法，属于光电学薄膜技术领域。

背景技术

透明导电薄膜是平板电视、触摸屏、智能窗玻璃、发光二极管以及光伏电池等器件制造的必要组成部分。近年来，随着信息(如触摸显示)、能源(如光伏、智能窗玻璃)等产业的发展，人们对透明导电薄膜的需求量急剧增大，而在透明导电薄膜中，应用最广的一类是锡掺杂氧化铟薄膜，即俗称的ITO薄膜。众所周知，铟元素在地壳中的含量稀少(约为0.05ppm)，且难于提纯，随着ITO薄膜的用量显著增大，其含量越来越稀少，导致价格骤增(将近5000元/公斤)，从而增加触摸屏、薄膜太阳能电池等产业的制造成本。在2014年，ITO的销售额大约为18亿美元，占整个透明导电薄膜市场的92％左右。另一方面，为了制造大型显示器、大面积固态发光板等器件，要求所用的透明导电薄膜的方块电阻必须小于10欧姆/□。虽然通过增加ITO薄膜的厚度可以满足此要求，但是，其成本从150欧姆/□时的大约40元/平方米显著增加到5欧姆/□时的230元/平方米左右，这种成本的增加是因为随着薄膜厚度增加，ITO的沉积速率减小，导致大部分ITO原料被浪费。因此，必须寻找一种新型透明导电薄膜。

为了减少对ITO的依赖度，研究人员试图寻找切实可行的ITO替代品，逐渐研发出了掺杂氧化锌薄膜(AZO和GZO等)、碳基透明导电薄膜(碳纳米管网膜和石墨烯等)和金属网栅透明导电薄膜等。掺杂氧化锌薄膜虽然通过增加薄膜的厚度可以获得很低的方块电阻，但是，耐酸碱性差，性能不稳定，不宜用于柔性显示器、光伏电池等器件的制备；而碳基透明导电薄膜虽然透过率高，但是其电阻率高，与半导体工业兼容性差，不宜大规模生产，尤其是石墨烯的制备需高温条件，限制了其在触摸屏制造领域的广泛应用。介质/金属/介质三明治结构的透明导电薄膜由于其电阻率和透过率可调，价格低廉且与半导体工艺兼容，因此，在产业庞大的柔性触摸屏、太阳能电池等方面的制备中，受到越来越多的青睐，成为重点研究的一类可行的新型ITO替代薄膜，最近成为科学界和工业界的研究热点。

发明内容

本发明正是针对上述现有技术中存在的不足而设计提供了一种多孔金属复合透明导电薄膜及其制备方法，其目的是使该多孔金属复合透明导电薄膜具有高透过率、低电阻的特性，同时具有较好的耐环境性能，不易氧化，不易脱落。此外，这种导电膜还具有防紫外线和隔热的效果。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明技术方案提供了一种多孔金属复合透明导电膜，其特征在于：该导电膜包括一个透明基底1，在透明基底1的一侧或两侧表面上依次制备保护性减反射金属氧化物层2、多孔金属导电层3和另一个保护性减反射金属氧化物层2，多孔金属导电层3被布置在两个保护性减反射金属氧化物层2之间。

在一种实施中，所述透明基底1为柔性聚对苯二甲酸乙二醇酯、有机玻璃或无机玻璃。

在一种实施中，所述保护性减反射金属氧化物层2的材料为五氧化二铌、二氧化钛、氧化钨、氧化铟锡、氧化锌、氧化镓锌或氧化铟锌，保护性减反射金属氧化物层2的厚度为30～50纳米。

在一种实施中，所述多孔金属导电层3的材料为金属铜、银或金，该多孔金属导电层3中孔4的直径为5～100纳米，相邻孔的边缘之间的最小间距为50～300纳米，该多孔金属导电层3的厚度为5～30纳米。