一種高透過率導電薄膜及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及透明導電薄膜領域，尤其涉及到一種高透過率導電薄膜及其制備方法。
【背景技術】
[0002]隨著電子行業的飛速發展，對平板顯示器透明導電薄膜的需求日益增長。目前廣受市場青睞的透明導電薄膜主要是ITO(銦錫氧化物)、FT0(摻氟氧化錫)、ΑΖ0(鋁摻雜氧化鋅)，但由于銦資源稀缺價格高、AZO載流子濃度高導致紅外光吸收嚴重降低透過率，急需開發一種資源豐富、制備成本低的高效透明導電薄膜。
[0003]石墨烯是一種新型的碳材料，具有二維平面結構，理論上具有極高的透過率和導電性，可用作透明導電材料。但由于石墨烯的帶隙為零，實際石墨烯薄膜的導電性較差，而且隨著石墨烯層數的增加，透過率會下降。通過摻雜氮可以調節石墨烯的帶隙寬度形成η型半導體結構，有效改善石墨烯的導電能力。然而，摻雜氮后，石墨烯的導電性明顯提高，但透過率會因結構的無序度增加而有所降低。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供一種高透過率導電薄膜，所要解決的問題是提高氮摻雜石墨烯薄膜的可見光透過率和導電能力，滿足透明導電薄膜在光電性能方面的要求，實現大面積、低成本制備。
[0005]本發明解決技術問題，采用如下技術方案:
[0006]本發明的高透過率導電薄膜，其特點在于:所述高透過率導電薄膜是以玻璃為襯底，采用三層膜組合方式，底層為減反射薄膜，中間層為P型半導體氧化物薄膜，頂層為氮摻雜石墨烯薄膜。
[0007]本發明的高透過率導電薄膜，其特點也在于:所述減反射薄膜為納米S12薄膜，厚度為20?50nm，在550nm處的透過率不低于97%。
[0008]所述P型半導體氧化物薄膜為鎵摻雜氧化鈦薄膜或鎵摻雜氧化錫薄膜中的一種，薄膜厚度低于30nmo
[0009]上述高透過率導電薄膜的制備方法，包括如下步驟:
[0010](I)通過提拉鍍膜的方法在玻璃襯底上形成減反射薄膜，并進行熱處理；
[0011](2)通過提拉鍍膜的方法在減反射薄膜上形成P型半導體氧化物薄膜；
[0012](3)以氧化石墨烯為原料、以尿素為氮源，超聲剝離2?3h，再160°C水熱反應12小時，獲得I?5層厚的片狀氮摻雜氧化石墨烯;通過旋涂鍍膜的方法，使片狀氮摻雜氧化石墨稀在P型半導體氧化物薄膜表面形成氮摻雜石墨稀薄膜；
[0013](4)真空干燥，即獲得高透過率導電薄膜。
[0014]優選的，步驟(I)和步驟(2)中提拉鍍膜的提拉速度為60?90mm/min。
[0015]優選的，步驟(I)中熱處理是在500°C恒溫處理lh。
[0016]優選的，步驟(3)中旋涂鍍膜的旋轉速度為:先低速300?400r/min旋轉6?8s，再高速2500?4000r/min旋轉6?8s。
[0017]優選的，步驟(4)中真空干燥的條件是150°C干燥2小時。
[0018]本發明的有益效果體現在:
[0019]本發明的高透過率導電薄膜的可見光透過率為88%?96%，電阻率為15?100 Ω/sq;且本發明高透過率導電薄膜的制備工藝簡單，對設備要求不高，可大面積生產，有望取代傳統價格高的ITO、AZO等透明導電薄膜。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發明高透過率導電薄膜的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0021]以下通過實施案例對本發明作進一步說明，但這些實施案例不得用于解釋對本發明保護范圍的限制。
[0022]實施例1
[0023]如圖1所示，本實施例的高透過率導電薄膜是以玻璃為襯底，采用三層膜組合方式，底層為S12減反射薄膜，中間層為P型半導體氧化物薄膜，頂層為氮摻雜石墨烯薄膜。
[0024]本實施例的高透過率導電薄膜的制備方法包括以下步驟:
[0025](I)S12減反射薄膜的制備:
[0026]將載玻片經稀硫酸(質量濃度為50%)、去離子水超聲清洗后于鼓風干燥箱中100°c烘干待用。
[0027]將2.08g正硅酸乙酯、23g無水乙醇、0.5g稀鹽酸(2mol/L)和0.5gF127(PE0_PP0-PEO三嵌段聚合物，分子式EOiq6PO7qEOiq6)混合，于50°C恒溫攪拌30分鐘，得到S12鍍膜液。
[0028]將載玻片置于提拉鍍膜儀的樣品夾上，設置提拉速度為70mm/min，進行鍍膜，得到膜厚在30?50nm的S12減反射薄膜，并在馬弗爐中500°C恒溫熱處理I小時。
[0029](2)p型半導體氧化物薄膜的制備:
[°03°] 取0.0lmol鈦酸丁酯、0.002mol九水合硝酸鎵、75g無水乙醇、Ig乙酰丙酮、7.2g稀硝酸(5mol/L)、0.75gF127混合攪拌30分鐘，得到鎵摻雜氧化鈦鍍膜液。
[0031 ]在步驟(I)所得的S12減反射薄膜上，進行提拉鎵摻雜氧化鈦薄膜，提拉速度80mm/mino
[0032](3)氮摻雜石墨烯薄膜的制備:
[0033]將0.75g氧化石墨烯、7.5g尿素、70g無水乙醇混合后超聲剝離2h，然后160°C水熱反應12小時，無水乙醇離心清洗3次，65°C常壓干燥得到片狀氮摻雜石墨烯粉末。
[0034]將氮摻雜石墨烯粉末、5%Naf1n分散液在無水乙醇中稀釋成lmg/mL，進行旋涂鍍膜，速度300r/min在8秒內完成滴膠，高速2500r/min旋涂6秒，得到氮摻雜石墨稀薄膜。
[0035](4)真空干燥:將薄膜置于真空干燥箱中150°C恒溫干燥2小時，即獲得高透過率導電薄膜。
[0036]將本實施例所制備的薄膜采用四探針測試儀進行方阻測試，在紫外可見分光光度計上進行可見光透過率測試。經測試，其電阻率為85 Ω/sq，可見光透過率為94%。
[0037]實施例2
[0038]本實施例的高透過率導電薄膜的制備方法包括以下步驟:
[0039](I)S12減反射薄膜的制備:
[0040]將載玻片經稀硫酸(質量濃度為50%)、去離子水超聲清洗后于鼓風干燥箱中100°C烘干待用。
[0041 ]將2.08g正硅酸乙酯、23g無水乙醇、0.5g稀鹽酸(2mol/L)和0.5gF127(PE0_PP0-PEO三嵌段聚合物，分子式EOiq6PO7qEOiq6)混合，于50°C恒溫攪拌30分鐘，得到S12鍍膜液。
[0042]將載玻片置于提拉鍍膜儀的樣品夾上，設置提拉速度為80mm/min，進行鍍膜，得到膜厚在20?40nm的S12減反射薄膜，并在馬弗爐中500°C恒溫熱處理I小時。
[0043](2)p型半導體氧化物薄膜的制備:
[0044]取0.0 Imol五水合四氯化錫，0.002mol九水合硝酸鎵、75g無水乙醇、Ig乙酰丙酮、7.2g稀硝酸(5mol/L)、0.75gF127混合攪拌30分鐘，得到鎵摻雜氧化錫鍍膜液。
[0045]在步驟(I)所得的S12減反射薄膜上，進行提拉鎵摻雜氧化錫薄膜，提拉速度90mm/mino
[0046](3)氮摻雜石墨烯薄膜的制備:
[0047]將0.75g氧化石墨烯、7.5g尿素、70g無水乙醇混合后超聲剝離2.5h，然后160°C水熱反應12小時，無水乙醇離心清洗3次，65°C常壓干燥得到片狀氮摻雜石墨烯粉末。
[0048]將氮摻雜石墨烯粉末、5%Naf1n分散液在無水乙醇中稀釋成2mg/mL，進行旋涂鍍膜，速度400r/min在8秒內完成滴膠，高速3500r/min旋涂6秒，得到氮摻雜石墨稀薄膜。
[0049](4)真空干燥:將薄膜置于真空干燥箱中150°C恒溫干燥2小時，即獲得高透過率導電薄膜。
[0050]將本實施例所制備的薄膜采用四探針測試儀進行方阻測試，在紫外可見分光光度計上進行可見光透過率測試。經測試，其電阻率為35 Ω/sq，可見光透過率為91 %。
【主權項】
1.一種高透過率導電薄膜，其特征在于:所述高透過率導電薄膜是以玻璃為襯底，采用三層膜組合方式，底層為減反射薄膜，中間層為P型半導體氧化物薄膜，頂層為氮摻雜石墨稀薄膜。2.根據權利要求1所述的高透過率導電薄膜，其特征在于:所述減反射薄膜為納米S12薄膜，厚度為20?50nm，在550nm處的透過率不低于97%。3.根據權利要求1所述的高透過率導電薄膜，其特征在于:所述P型半導體氧化物薄膜為鎵摻雜氧化鈦薄膜或鎵摻雜氧化錫薄膜，薄膜厚度低于30nm。4.一種權利要求1?3中任意一項所述高透過率導電薄膜的制備方法，其特征在于包括如下步驟: (1)通過提拉鍍膜的方法在玻璃襯底上形成減反射薄膜，并進行熱處理； (2)通過提拉鍍膜的方法在減反射薄膜上形成P型半導體氧化物薄膜； (3)以氧化石墨烯為原料、以尿素為氮源，超聲剝離2?3h，再160°C水熱反應12小時，獲得I?5層厚的片狀氮摻雜氧化石墨烯;通過旋涂鍍膜的方法，使片狀氮摻雜氧化石墨烯在P型半導體氧化物薄膜表面形成氮摻雜石墨烯薄膜。 (4)真空干燥，S卩獲得高透過率導電薄膜。5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于:步驟(I)和步驟(2)中提拉鍍膜的提拉速度為60?90mm/min。6.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于:步驟(I)中熱處理是在500°C恒溫處理Ih07.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于:步驟(3)中旋涂鍍膜的旋轉速度為:先低速300?400r/min旋轉6?8s，再高速2500?4000r/min旋轉6?8s。8.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于:步驟(4)中真空干燥的條件是150°C干燥2小時。
【專利摘要】本發明公開了一種高透過率導電薄膜及其制備方法，其特征在于：高透過率導電薄膜是以玻璃為襯底，采用三層膜組合方式，底層為減反射薄膜，中間層為p型半導體氧化物薄膜，頂層為氮摻雜石墨烯薄膜。本發明的高透過率導電薄膜的可見光透過率為88％～96％，電阻率為15～100Ω/sq；且本發明高透過率導電薄膜的制備工藝簡單，對設備要求不高，可大面積生產，有望取代傳統價格昂貴的ITO、AZO等透明導電薄膜。
【IPC分類】H01B1/08, H01B1/04, H01B13/00, H01B5/14
【公開號】CN105551580
【申請號】CN201510998333
【發明人】蘇麗芬, 夏茹, 楊斌, 錢家盛, 苗繼斌, 陳鵬, 鄭爭志, 曹明
【申請人】安徽大學
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2015年12月24日