[发明专利]一种基于金属纳米网格的透明电极及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电子器件领域，尤其涉及一种基于金属纳米网格的透明电极及其制备方法。

背景技术

透明电极指在可见光区域内同时具备高光透过率(85％以上)与低电阻率(1×10^-3Ω·㎝以下)特性的电极。透明电极主要应用在平面显示、太阳能电池、触控面板、电子纸、透明晶体管等领域。

目前氧化锡铟(ITO)透明电极因为有较好的光电性质被广泛应用，但是传统的ITO透明电极暴露出越来越多的问题：(1)ITO的化学性质和热性质不稳定；(2)In是一种稀有金属，价格昂贵且有毒；(3)相对Ag、Ni等金属而言，ITO的电阻率较高不能满足众多器件对低电阻率的要求；(4)ITO在紫外波段的低光透过率限制其应用；(5)在柔性基底上制备的ITO薄膜电极在基板发生弯曲时产生裂纹，并且薄膜电阻随弯曲次数增加显著增大。所以亟需发展高透过率、低电阻的新型电极替代ITO以满足市场需求。

CN 103700446A公开了一种银纳米线-氧化锌复合型透明电极的制备方法。CN 103943171A公开了一种透明电极及其制备方法，透明电极由银纳米线和氧化锌纳米线通过单层结构混合组装附着在透明衬底上构成。CN 104040639A也涉及一种基于金属纳米线的透明电极的制备。针对金属钠米线的合成，现有的合成金属纳米线方法不得不使用微乳泵缓慢滴加前驱液来减少副产物和获得超长的银纳米线。但所述制备工艺复杂且不能量产，因此，不适于工业化生产。另外，对于合成的金属纳米线需要进行一系列后处理，以调节金属纳米线溶液的浓度、粘度、表面张力等参数来控制纳米线密度和均匀性。

CN 103943790A公开了一种石墨烯复合柔性透明电极及其制备方法，经溶液超声剥离的化学气相沉积石墨烯片与导电高分子材料复合，形成位于柔性透明基板表面的石墨烯复合透明导电薄膜。CN 103236320A公开了一种金属网格-石墨烯透明电极制作方法及其用于制作触摸屏的方法。目前石墨烯的制备和转移技术尚不能满足大规模生产的需求，因而基于石墨烯的透明电极应用也受到限制。

CN 101246911A公开了一种金属微网格透明电极及其制备方法，该透明电极为有序的金属微网格状结构，该透明电极的金属微网格厚度为10～50nm；网格宽度为140～800nm；其孔径为1～6μm。受单分散聚苯乙烯微球组装单层胶体晶体模板的限制，其网格宽度和孔径无法调节，因而也无法优化透明电极性能。CN 104134736A公开了一种透明电极及其制作方法，使用自组装方法形成周期性结构作为掩膜铺设金属电极，通过金属网格的孔洞实现电极的透明功能。自组装方法获得的线宽不易调整，均匀性差，且效率低，无法满足大规模生产。

因此，本领域亟需开发一种基于金属纳米网格的透明电极及其制备方法，所述方法在保证透明电极导电性和透光率的同时具备操作简单，方便集成和大规模生产，并且能够对金属纳米网格的线宽、厚度和周期结构的周期进行调节，以便调控透明电极的导电性及透光率。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于金属纳米网格的透明电极及其制备方法。所述透明电极采用常规的微纳加工工艺制备，方法简单易行，其基于硅衬底，易于集成和大规模生产。同时，制备得到的透明电极可以通过调节金属纳米网格的线宽、厚度和周期结构的周期来调控透明电极的导电性及透光率。

本发明目的之一是提供一种基于金属纳米网格的透明电极的制备方法，所述方法包括如下步骤：

(1)在硅衬底上旋涂光刻胶并烘烤；

(2)曝光显影，在硅衬底上将光刻胶刻蚀出纳米网格图形；

(3)在纳米网格图形的光刻胶上沉积金属层；

(4)剥离除去光刻胶，获得形成于硅衬底上的金属纳米网格；

(5)在金属纳米网格上旋涂粘合剂，并粘附透明衬底，并固化；

(6)腐蚀除去硅衬底，获得基于透明衬底上的金属纳米网格透明电极。

本发明首先在硅片上通过对光刻胶进行曝光显影，获得金属纳米网格，方法简单易行，之后通过粘合剂与透明衬底(种类不限)结合，最后腐蚀除掉硅衬底，完成将金属纳米网格透明电极转移至透明衬底的过程。本发明所述基于金属纳米网格透明电极的制备方法所使用的曝光显影、腐蚀硅衬底等工艺均是常见的半导体处理方法，技术成熟，兼容性好，易集成和大规模生产。另外，本发明提供的透明电极可以通过控制金属纳米网格的线宽、厚度和周期结构的周期来调控透明电极的导电性及透光率，并且所述透明电极能够调控和剪裁。