【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及導(dǎo)電薄膜領(lǐng)域，具體為一種透明電極膜的制備方法、透明電極膜及其應(yīng)用。
技術(shù)介紹
1、透明導(dǎo)電電極，作為融合卓越導(dǎo)電特性與優(yōu)異光學(xué)透明度的獨(dú)特材料，不僅為現(xiàn)代電子設(shè)備的飛躍提供了堅(jiān)實(shí)的基石，更是光電器件領(lǐng)域持續(xù)創(chuàng)新與發(fā)展的核心驅(qū)動(dòng)力。其應(yīng)用范疇廣泛滲透至太陽(yáng)能電池、有機(jī)發(fā)光二極管（oled）、液晶顯示器（lcd）、觸控屏、透明加熱裝置及智能窗戶等尖端科技產(chǎn)品中，扮演著不可或缺的核心角色。隨著柔性顯示技術(shù)、可穿戴設(shè)備等新興領(lǐng)域的蓬勃興起，透明導(dǎo)電電極的未來(lái)應(yīng)用前景愈發(fā)寬廣，預(yù)示著其在更多高科技領(lǐng)域內(nèi)將發(fā)揮至關(guān)重要的作用。
2、然而，在透明導(dǎo)電電極的研究征途中，仍面臨著一系列挑戰(zhàn)與難題。如圖3和圖4所示，傳統(tǒng)的gan和ito表面電極擴(kuò)展層，雖具備較低的電阻率，但在紫外及深紫外等短波區(qū)域吸收強(qiáng)烈，透光性不足，嚴(yán)重制約了光電轉(zhuǎn)換效率的提升。相比之下，alxg1-xn材料隨al組分增加，在紫外波段的透光率顯著提升，卻伴隨著電阻率的急劇增大，這對(duì)電流的均勻分布構(gòu)成了不利影響。因此，針對(duì)algan這類同時(shí)具備高紫外透過(guò)率與高電阻率的材料，探索有效的改性策略以降低其電阻率，對(duì)于加速紫外光電器件的研發(fā)進(jìn)程及拓寬其應(yīng)用范圍具有重大意義。
3、當(dāng)前，透明導(dǎo)電電極的研究正步入一個(gè)多元化與快速發(fā)展的新紀(jì)元。其中，金屬納米纖維，特別是銀納米線（agnws）與銅納米線（cunws），憑借其卓越的導(dǎo)電性能和透光性，在柔性透明導(dǎo)電電極領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。科研人員通過(guò)不斷優(yōu)化納米線的尺寸、長(zhǎng)徑比及排列結(jié)構(gòu)，并創(chuàng)新制備工藝，持
4、盡管如此，透明導(dǎo)電電極的研究仍面臨重重挑戰(zhàn)，尤其是在紫外及深紫外短波區(qū)域。新材料的制備成本高昂且工藝復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化；部分材料的穩(wěn)定性和耐久性尚需進(jìn)一步提升，以滿足長(zhǎng)期使用的要求；同時(shí)，在柔性化設(shè)計(jì)、環(huán)保性及可持續(xù)性方面也面臨著重大挑戰(zhàn)。因此，持續(xù)深入的研究與探索，以期在algan材料改性、結(jié)合金屬納米纖維特性降低電阻率等方面取得突破性進(jìn)展，對(duì)于推動(dòng)紫外光電器件領(lǐng)域的快速發(fā)展至關(guān)重要。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的在于提供一種透明電極膜的制備方法、透明電極膜及其應(yīng)用，其目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，且兼具高導(dǎo)電性和高透明性，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉且易于大規(guī)模制備和生產(chǎn)應(yīng)用，作為光電器件的關(guān)鍵部分，能夠提高器件的光電轉(zhuǎn)換效率，可應(yīng)用于柔性電子、透明智能器件等諸多領(lǐng)域。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提供如下技術(shù)方案：
3、一種透明電極膜的制備方法，包括以下步驟：
4、步驟（1）、在基片表面制備透明晶體薄層；
5、步驟（2）、在透明晶體薄層的表面制備若干間隔排列設(shè)置的金屬薄層；
6、步驟（3）、對(duì)相鄰的兩所述金屬薄層施加電壓，使得相鄰的兩所述金屬薄層之間的透明晶體薄層擊穿，形成若干細(xì)線狀導(dǎo)電通道；
7、步驟（4）、進(jìn)行退火處理，使金屬薄層中的金屬原子擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)線狀導(dǎo)電通道中，形成導(dǎo)電纖維；
8、步驟（5）、將殘留的金屬薄層去除，從而形成透明電極膜。
9、進(jìn)一步，所述基片為紫外led外延片、探測(cè)器外延片或者太陽(yáng)能電池外延片。
10、進(jìn)一步，所述透明晶體薄層為aln、gan、alxga（1-x）n、al2o3中的一種，其摻雜類型為非摻雜、n型摻雜或p型摻雜；所述金屬薄層為au、ag、ti、cu、cr、ru、ta、pt、pd、al中的一種。
11、進(jìn)一步，所述透明晶體薄層的厚度取值范圍為[10nm，100nm]。
12、進(jìn)一步，所述透明晶體薄層的厚度為500nm。
13、進(jìn)一步，所述金屬薄層的厚度取值范圍為（0，40nm]，寬度取值范圍為（0nm，300nm]，相鄰兩所述金屬薄層的間距取值范圍為（0nm，500nm]。
14、進(jìn)一步，所述金屬薄層的厚度為30nm，寬度為200nm，相鄰兩所述金屬薄層的間距取值范圍為300nm。
15、進(jìn)一步，所述步驟（2）中，先通過(guò)納米壓印、掩膜光刻、激光直寫(xiě)、電子束光刻中的一種方法在透明晶體薄層上若干間隔設(shè)置的圖形窗口；然后，通過(guò)電子束蒸發(fā)、磁控濺射方法中的一種在各圖形窗口中制備所述金屬薄層。
16、進(jìn)一步，所述步驟（5）中，通過(guò)機(jī)械拋光、化學(xué)拋光、蝕刻中的一種方法去除殘留的金屬薄層。
17、本專利技術(shù)還公開(kāi)保護(hù)一種使用如上任一所述的制備方法得到的透明導(dǎo)電膜，包括透明晶體薄層，透明晶體薄層的內(nèi)部具有電學(xué)擊穿所形成的若干細(xì)線狀導(dǎo)電通道，且金屬原子擴(kuò)散并填充于細(xì)線狀導(dǎo)電通道的內(nèi)部，構(gòu)成導(dǎo)電纖維。
18、本專利技術(shù)還公開(kāi)保護(hù)一種結(jié)構(gòu)如上任一所述的透明導(dǎo)電膜的應(yīng)用，該透明導(dǎo)電膜制備于紫外led外延片，將其作為紫外led的正極。
19、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的有益效果是：
20、本專利技術(shù)在基片表面制備透明晶體薄層，并在透明晶體薄層上制備周期性排布的金屬薄層，通過(guò)對(duì)相鄰的兩個(gè)金屬薄層之間施加電壓，使得金屬薄層之間的透明晶體金屬薄層擊穿，形成細(xì)線狀導(dǎo)電通道；再通過(guò)退火處理，使金屬薄層中的金屬原子擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)絲狀導(dǎo)電通道中，形成導(dǎo)電纖維；最后，將排布于透明晶體薄層上方的金屬薄層去除，從而形成透明電極膜。本專利技術(shù)的透明電極膜兼具高導(dǎo)電性和高透明性，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉且易于大規(guī)模制備和生產(chǎn)應(yīng)用。尤其是，其在紫外，深紫外短波區(qū)域上具有高透光率，用作紫外led的導(dǎo)電正極使用，可極大的改善紫外led在紫外，深紫外短波區(qū)域的透光率。作為光電器件的關(guān)鍵部分，其能夠提高器件的光電轉(zhuǎn)換效率，還可應(yīng)用于柔性電子、透明智能器件等諸多領(lǐng)域。
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1.一種透明電極膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種透明電極膜的制備方法，其特征在于：所述基片為紫外LED外延片、探測(cè)器外延片或者太陽(yáng)能電池外延片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種透明電極膜的制備方法，其特征在于：所述透明晶體薄層為AlN、GaN、AlxGa（1-x）N、Al2O3中的一種，其摻雜類型為非摻雜、n型摻雜或p型摻雜；所述金屬薄層為Au、Ag、Ti、Cu、Cr、Ru、Ta、Pt、Pd、Al中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種透明電極膜的制備方法，其特征在于：所述透明晶體薄層的厚度取值范圍為[10nm，100nm]。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種透明電極膜的制備方法，其特征在于：所述金屬薄層的厚度取值范圍為（0，40nm]，寬度取值范圍為（0nm，300nm]，相鄰兩所述金屬薄層的間距取值范圍為（0nm，500nm]。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種透明電極膜的制備方法，其特征在于：所述金屬薄層的厚度為30nm，寬度為200nm，相鄰兩所述金屬薄層的間距取值范圍為300nm
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種透明電極膜的制備方法，其特征在于：所述步驟（2）中，先通過(guò)納米壓印、掩膜光刻、激光直寫(xiě)、電子束光刻中的一種方法在透明晶體薄層上若干間隔設(shè)置的圖形窗口；然后，通過(guò)電子束蒸發(fā)、磁控濺射方法中的一種在各圖形窗口中制備所述金屬薄層。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種透明電極膜的制備方法，其特征在于：所述步驟（5）中，通過(guò)機(jī)械拋光、化學(xué)拋光、蝕刻中的一種方法去除殘留的金屬薄層。
9.一種使用如權(quán)利要求1-8任意一項(xiàng)所述的制備方法得到的透明導(dǎo)電膜，其特征在于：包括透明晶體薄層，透明晶體薄層的內(nèi)部具有電學(xué)擊穿所形成的若干細(xì)線狀導(dǎo)電通道，且金屬原子擴(kuò)散并填充于細(xì)線狀導(dǎo)電通道的內(nèi)部，構(gòu)成導(dǎo)電纖維。
10.一種結(jié)構(gòu)如權(quán)利要求9所述的透明導(dǎo)電膜的應(yīng)用，其特征在于：該透明導(dǎo)電膜制備于紫外LED外延片，將其作為紫外LED的正極。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種透明電極膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種透明電極膜的制備方法，其特征在于：所述基片為紫外led外延片、探測(cè)器外延片或者太陽(yáng)能電池外延片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種透明電極膜的制備方法，其特征在于：所述透明晶體薄層為aln、gan、alxga（1-x）n、al2o3中的一種，其摻雜類型為非摻雜、n型摻雜或p型摻雜；所述金屬薄層為au、ag、ti、cu、cr、ru、ta、pt、pd、al中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種透明電極膜的制備方法，其特征在于：所述透明晶體薄層的厚度取值范圍為[10nm，100nm]。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種透明電極膜的制備方法，其特征在于：所述金屬薄層的厚度取值范圍為（0，40nm]，寬度取值范圍為（0nm，300nm]，相鄰兩所述金屬薄層的間距取值范圍為（0nm，500nm]。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種透明電極膜的制備方法，其...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：姜偉，吳雅蘋(píng)，尹君，康聞?dòng)?/a>，康俊勇，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：廈門大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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