[发明专利]一种高品质因子的透明柔性电容器的制备方法

说明书

本发明提供一种高品质因子的透明柔性电容器的制备方法，具体步骤为：(1)在塑料柔性衬底上转移PS球；(2)利用反应离子束刻蚀技术将步骤(1)中获得的PS球模板进行缩球处理；(3)用热蒸发工艺将金属沉积到步骤(2)中PS球模板上；(4)将步骤(3)中PS球模板去掉，留下金属纳米网，作为透明柔性电容器的底电极；(5)在步骤(4)中制备的金属纳米网状电极上生长高K介质材料作为介质层；(6)重复上述步骤(1‑4)，再将金属纳米网制备在介质层上作为电容器的顶电极；(7)对顶电极进行光刻，湿法刻蚀，得到透明柔性电容器器件。利用本发明方法制备的电容器，在柔性和透光度上均有良好的表现，可用于透明柔性电子器件。

技术领域

本发明属于透明柔性电容器技术领域，具体涉及一种高品质因子的透明柔性电容器的制备方法。

背景技术

透明柔性电容器的应用范围非常广泛，比如在透明柔性显示领域中，作为液晶显示屏(LCD)和有机发光二极管(OLED)的驱动电路中一种充放电基本元件；在可穿戴的薄膜太阳能电池中，作为透明窗口的储能元件；在透明柔性的数字集成电路中，作为基本的逻辑元件等。但是当这些设备实现透明柔性时，对基本元件电容器的使用寿命，透明度以及柔性提出了更高的要求。电容器的品质因子越高(损耗越小)，其使用寿命就越长。其中，电容器的损耗主要来源于电极损耗和介质层损耗。因此，可以从两个方面提高电容器的品质因子从而来提高其使用寿命，一方面降低电极材料的方块电阻减小电极损耗；一方面提高介质层的绝缘性能减小介质层损耗。值得注意的是，在降低电极损耗和介质层损耗的同时，保持电容器的柔性和透明度也至关重要。基于此，电极材料通常是采用透明电极，而介质层通过引入高K材料(Al₂O₃、TiO₂、HfO₂、ZrO₂等)来保证电容器良好的绝缘性能和较高的透光度。

目前关于透明电极的报道很多，如ITO(掺锡的氧化铟)，AZO(掺铝的氧化锌)，石墨烯以及基于银纳米线的复合电极等。其中ITO和AZO它们的方块电阻在百欧姆级别，对于进一步降低电极损耗不利。且本身的延展性不好，无法实现电容器较好的柔性。石墨烯单原子层的六元环结构，有着良好的柔性及透光度，非常适合作为透明电极材料。但是其表面缺乏悬挂键无法用原子层沉积技术在其表面沉积质量优异的高K介质薄膜，这就会导致电容器较大的漏电流，同样不利于制备高品质因子的透明柔性电容器。而基于银纳米线的复合电极，通常其方块电阻可以降到一百欧姆以下，但是银纳米线的引入会严重降低电极的透明度。因此基于以上电极制备的透明柔性电容器，均无法同时降低电极损耗和介质层损耗来实现电容器较长的使用寿命。目前，关于如何获得方块电阻极低且拥有良好透光度的电极来制备高品质因子的透明柔性电容器的报道还没有。

发明内容

本发明拟提供一种高品质因子的透明柔性电容器的制备方法，利用PS(聚苯乙烯)球为模板制备出方块电阻极低且透光度良好的金属纳米网状电极，可以明显的降低透明柔性电容器电极损耗，提高品质因子从而延长其使用寿命。制得的电容器的器件结构为：底电极和顶电极均采用金属纳米网状电极，高K材料作为中间介质层，整个结构为MIM(金属-绝缘体-金属)结构，使得制备的电容器，不仅品质因子高，柔性和透光度也表现良好。

本发明为解决现有技术中存在的问题采用的技术方案如下：

一种高品质因子的透明柔性电容器的制备方法，其特征在在于，包括如下步骤：

步骤一、在塑料柔性衬底上转移PS(聚苯乙烯)球，利用其自组装特性获得有序排列的图形作为模板；

步骤二、利用反应离子束刻蚀技术将步骤一中获得的PS球模板进行缩球工艺，扩大球与球之间的间隙；

步骤三、用热蒸发工艺将金属沉积到步骤二中所获得的缩球处理后的PS球模板上；

步骤四、将步骤三中的PS球模板去掉，留下金属纳米网，作为透明柔性电容器的底电极；