[发明专利]一种半嵌入银纳米线复合透明电极及其制备方法

说明书

本发明涉及一种半嵌入银纳米线复合透明电极及其制备方法，所述复合透明电极以PET膜为基底，在PET膜表面设有银纳米线导电膜，以及羟乙基纤维素膜，银纳米线导电膜由银纳米线密集交叉接触形成网络结构，羟乙基纤维素膜填充于银纳米线导电膜内，且羟乙基纤维素膜厚度小于银纳米线导电膜的厚度，使银纳米线半嵌于羟乙基纤维素膜内。本发明提供的半嵌入银纳米线复合透明电极透光率≥85％，方阻≤15Ω/sq，不但表现出优异的光电性能，其化学稳定性以及机械柔韧性相较于AgNWs‑PET电极也更为优异，具有良好的市场应用前景。

技术领域

本发明属于半导体器件的零部件技术领域，具体涉及一种半嵌入银纳米线复合透明电极及其制备方法。

背景技术

透明电极是电磁屏蔽膜、发光二极管、加热器等电子产品的关键组件，传统的透明电极多由氧化铟锡(ITO)制备而成，其固有的脆性难以满足下一代柔性电子产品的需求。基于银纳米线(AgNWs)网络制备的电极在导电性、透射率和柔韧性方面表现优异，有望成为ITO的替代材料，用于制备柔性透明电极。

尽管AgNWs网络具有显著优势，但其松散堆叠易导致线结处存在较高的结电阻从而影响实际应用，针对上述问题，相关领域研究人员研究了多种解决方法，例如机械压制、热退火、激光烧蚀、等离子处理和电焊接等。这些工艺虽降低了结电阻，但依然存在缺陷，其中，机械压制和热退火不适合大多数聚合物基材；激光烧蚀和等离子处理所需的设备昂贵；电焊接需要严格控制电压与时间以避免银纳米线退化。亦有通过添加导电焊料增强纳米线结处的接触，达到降低结点阻的办法，例如使用葡萄糖或抗坏血酸与外加银离子的氧化还原反应在线结处沉积银原子，但是该工艺比较复杂。另有采用TiO₂、ZnO、氧化石墨烯、聚(3,4-乙烯二氧噻吩)：聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)等与银纳米线网络结合的办法，该方法虽然可以降低结点阻，但是复合电极的透光率会随着焊料添加量的增大而降低。

鉴于上述方法的局限性，还需进一步探索更为简单有效的降阻方法。另外，AgNWs网络粗糙的拓扑结构也可能造成器件故障，粗糙度的降低也应该在考虑的范围之内。总之，开发一种既能降低结电阻与表面粗糙度，又基本不损失透明度的AgNWs透明电极的制备工艺具有重要意义。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明的目的之一是提供一种半嵌入银纳米线复合透明电极。

为实现上述发明目的，具体技术方案如下：

一种半嵌入银纳米线复合透明电极，所述复合透明电极以PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)膜为基底，在PET膜表面设有银纳米线导电膜，以及羟乙基纤维素膜，银纳米线导电膜由银纳米线密集交叉接触形成网络结构，羟乙基纤维素膜填充于银纳米线导电膜内，且羟乙基纤维素膜厚度小于银纳米线导电膜的厚度，使银纳米线半嵌于羟乙基纤维素膜内。

按上述方案，所述PET膜厚度为50～200μm，所述银纳米线导电膜厚度≤50μm，所述羟乙基纤维素膜厚度≤5μm。

本发明的目的之二在于提供一种上述半嵌入银纳米线复合透明电极的制备方法。

具体技术方案如下：

一种上述半嵌入银纳米线复合透明电极的制备方法，具体步骤如下：

S1、制备银纳米线分散液：将聚乙烯吡咯烷酮(PVP，用作分散稳定剂)加入乙二醇(EG，用作溶剂、还原剂)中，加热溶解得到混合液，冷却后加入AgNO₃，搅拌至澄清透明得到AgNO₃的乙二醇溶液，然后向体系中加入FeCl₃的乙二醇溶液和NaCl的乙二醇溶液(FeCl₃和NaCl主要起保护初生孪晶的作用)，搅拌均匀后加热进行还原反应，反应结束后冷却至室温，所得固体产物洗涤后分散于乙醇中得到银纳米线分散液；

S2、将羟乙基纤维素(HEC)加热分散于去离子水中，并加入乙醇，得到HEC分散液；