[发明专利]基于AZO/石墨烯/AZO结构的柔性电极及其制备

说明书

技术领域

本发明属于电子材料技术领域，具体涉及一种AZO/石墨烯/AZO夹层结构,适用于制作柔性光电器件的导电电极。

背景技术

柔性光电器件是一种用可弯曲的基板材料（比如透明的塑料薄板或金属薄片，来代替普通的玻璃基板）制作的具有光电特性的设备，比如发光器件，光伏器件等。现在受到学术界和产业界高度重视的柔性有机发光二极管（FOLED）是一个典型的例子，FOLED显示器可以被卷起，折叠，或者作为可穿戴的计算机的一部分来被穿上。这种设备可比传统玻璃基板的显示器更亮、更耐用、生产成本更低，甚至可以采用简单的印刷电子工艺将有机膜印刷在PET基板上来制作显示器，将极大地简化显示器制作工艺复杂程度。FOLED有望在制作可卷曲、可翻新的电子报纸和嵌入汽车挡风玻璃、墙壁、窗户、办公室隔离物中的电视屏幕之类产品上得到广泛的应用。

石墨烯是由碳六元环组成的两维(2D)周期蜂窝状点阵结构, 理论比表面积高达 2600m²/g，具有突出的导热性能(3000W/(m·K)) 和力学性能(1060GPa),以及室温下高速的电子迁移率(15000cm²/(V·s))。石墨烯特殊的二维结构,使其具有完美的量子隧道效应、从不消失的电导率、可弯曲等一系列性质,引起了科学界巨大兴趣,石墨烯正掀起一股研究的热潮。AZO是一种新型的透明半导体材料，与传统的氧化铟锡（ITO）相比，由于地球储量丰富，因此具有成本低廉，且环境友好等显著的优势，因此预计将会取代ITO成为主流的透明导电电极材料。然而，当前AZO电极存在的问题是电阻率较大，制备柔性电极时导电能力衰减明显。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于AZO/石墨烯/AZO结构的柔性电极及其制备，该方法通过采用AZO/石墨烯/AZO夹层结构制备的新型的透明柔性电极，与AZO相比具有较低的方阻值，同时在保证透过率的同时，使基板即使在弯曲一定角度后仍能保持较好的导电性。

本发明是通过如下技术方案实施的：

一种基于AZO/石墨烯/AZO结构的柔性电极，包括形成有导电电极的基板，以及夹在AZO导电电极之间的石墨烯膜层，所述的石墨烯膜层夹在AZO薄膜之间，所述的柔性电极为夹层结构。所述的AZO薄膜的厚度为100~200nm。

一种基于AZO/石墨烯/AZO结构的柔性电极的制备方法，包括如下步骤：

1）将石墨烯分散在去离子水中形成石墨烯悬浮液，其浓度为0.02mg/mL~0.5mg/mL，备用；

2）采用磁控溅射法在柔性聚对苯二甲酸乙二醇酯基板上镀AZO薄膜，AZO薄膜厚度为100~200nm；

3）在溅射有AZO的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）基板上，利用步骤1）制备的石墨烯悬浮液，采用提拉法在样板上均匀地涂上一层石墨烯，晾干；

4）再次采用磁控溅射法，在经过步骤3）处理后的基板上溅射AZO薄膜，AZO薄膜的厚度为100~200nm。

所述步骤2）、4）中的磁控溅射法包括如下步骤：

（1）将AZO靶材与PET基板放置于磁控溅射镀膜室中；抽低真空至2.9帕以下后开始抽高真空；当高真空度示数低于10^-2帕时开启射频电源进行预热；

（2）当高真空显示示数低于2×10^-3帕，并且射频电源预热自动停止时，调节Ar气流量计使辉光开启；

（3）启辉发生后立即将流量计示数调至18~25sccm，功率调至800~1100w；溅射镀膜即开始后开启旋转，使AZO薄膜溅射在PET基板上。

所述步骤（3）的溅射镀膜时间为9~13min，所得的AZO薄膜厚度为100~200nm。

本发明的优点为：本发明提供了一种成本低廉、环境友好的于AZO/石墨烯/AZO结构的柔性电极，该电极结构工艺简单，与传统的薄膜制备工艺相比能很好兼容，同时能有效解决AZO自身导电能力不足、以及弯曲之后导电能力衰减的问题，使柔性光电器件，比如柔性有机发光二极管和柔性太阳能电池有望实现实用化和量产化。

附图说明

图1是本发明实施例一种基于AZO/石墨烯/AZO夹层结构的柔性导电电极的制造方法流程图。

图2是本发明实施例提供的PET基板及其表面AZO膜层示意图。

图3是本发明实施例在AZO导电电极上沉积石墨烯膜层的示意图。

图4是本发明实施例在AZO导电电极上沉积的石墨烯膜层的电镜照片。

图5是本发明实施例一种基于AZO/石墨烯/AZO夹层结构的柔性导电电极的示意图。