CN103426991A

CN103426991A - 金属纳米丝透明欧姆电极的压印方法

Info

Publication number: CN103426991A
Application number: CN2013103736756A
Authority: CN
Inventors: 彭栋梁; 郭惠章; 蔡端俊; 刘翔
Original assignee: Xiamen University
Current assignee: Xiamen University
Priority date: 2013-08-23
Filing date: 2013-08-23
Publication date: 2013-12-04

Abstract

金属纳米丝透明欧姆电极的压印方法，涉及透明薄膜电极。将Cu纳米分散于有机溶液中；通过真空抽滤，将分散于有机溶液中的Cu纳米线沉积于滤膜上；将沉积有Cu纳米线的滤膜覆盖在基片上，并在基片背面施加压力，再揭去滤膜后，Cu纳米线薄膜即被转移到基片背面，然后在真空气氛中退火，即完成金属纳米丝透明欧姆电极的压印。所制成的金属纳米丝的透明欧姆电极，具有良好的电导率和透光性，并能与半导体器件形成良好欧姆接触，可以提高器件电注入效率及其出光效率。制作灵活，易于图案化，可以在很多不规则的区域或者超大面积上形成透明导电电极。

Description

金属纳米丝透明欧姆电极的压印方法

技术领域

本发明涉及透明薄膜电极，特别是涉及一种金属纳米丝透明欧姆电极的压印方法。

背景技术

透明电极在平板显示、触摸屏、OLED、LED、智能窗以及太阳能电池等设备的导电层中广泛应用。传统的透明电极一般采用ITO、AZO等，这些电极材料往往由于制作工艺复杂，条件苛刻而价格昂贵。随着电子技术的发展，未来对透明导电电极的需求将与日俱增。并且，由于人们对器件的柔性特性提出了一定要求，使得研究者们逐渐开始探究一些新材料，例如碳纳米管（[1]Wang,R.R.;Sun,J.;Gao,L.A.;Zhang,J.ACS Nano2010,4,4890）、石墨烯（[2]Wang,R.R.;Sun,J.;Gao,L.A.;Xu,C.H.;Zhang,J.;Liu,Y.Q.Nanoscale2011,3,9042）等。但是，这些材料做成的透明导电薄膜一般具有较高的方阻和透光率比，因此还不适用于大多数的实际应用。近期，人们发现金属纳米线，例如Cu纳米线和Ag纳米线通过压印法形成的透明导电薄膜具有优异的性能，可以和ITO相比拟。

由于传统的GaN基LED电极一般采用不透明或者半透明的金属薄膜，因此无法通过器件顶部发光。由于许多金属接触的透光性不好，几个纳米厚的Ni/Au接触是半透明的，在可见光波段的透射率只有60％～75％，接触电极太薄则影响电流的均匀扩散和热稳定性；但当Ni/Au太厚，其透光率低，大大降低了LED发光效率。如何在p-GaN上获得低阻和高透光率的欧姆接触，从而提高LED发光效率，一直是众多研究者关注的焦点问题之一。为提高LED的发光效率，除了在封装结构、光学设计等方面的工作外，方法之一是采用透明导电膜来代替金属作为p-GaN上的接触电极，以实现电流的均匀扩散及高透光率，从而获得更高的光输出。因此，若能在LED器件上应用透明电极，就可望提高LED的光输出，提高其外量子效率，还可以延长LED的寿命。

发明内容

本发明的目的在于为了克服上述现有技术的不足，提供一种金属纳米丝透明欧姆电极的压印方法。

本发明包括以下步骤：

1）将Cu纳米分散于有机溶液中；

2）通过真空抽滤，将分散于有机溶液中的Cu纳米线沉积于滤膜上；

3）将沉积有Cu纳米线的滤膜覆盖在基片上，并在基片背面施加压力，再揭去滤膜后，Cu纳米线薄膜即被转移到基片背面，然后在真空气氛中退火，即完成金属纳米丝透明欧姆电极的压印。

在步骤1）中，所述有机溶液可采用正己烷溶液等。

在步骤2）中，所述滤膜可选用聚碳酸酯微孔滤膜等；所述滤膜的孔径可为0.2～12μm。

在步骤3）中，所述施加压力的时间可为15s～1min；所述基片可采用玻璃、PET塑料、聚酰亚胺薄膜等中的一种；所述沉积有Cu纳米线的滤膜上可放置图案化的掩模，在图案化的掩模区域喷洒Cu纳米线胶体溶液，则形成图案化的Cu纳米线薄膜；所述退火的温度可为100～600℃，退火的时间可为0.5～1.5h。经退火后铜纳米线薄膜与GaN半导体材料形成欧姆接触。

本发明将化学法合成的Cu纳米线超声分散在正己烷中，形成铜纳米线胶体。通过真空抽滤将Cu纳米线沉积在聚碳酸酯（PP）微孔滤膜上形成均匀薄膜。将沉积有Cu纳米线薄膜的聚碳酸酯微孔滤膜覆盖在LED器件上，使用探针在LED的p型电极区和n型电极区施加一定压力后揭去滤膜。将覆盖有Cu纳米线电极的LED器件在真空环境中退火。

本发明所制成的金属纳米丝的透明欧姆电极，具有良好的电导率和透光性，并能与半导体器件形成良好欧姆接触，可以提高器件电注入效率及其出光效率。同时，该压印技术还具有制作灵活，易于图案化，可以在很多不规则的区域或者超大面积上形成透明导电电极。

与现有技术相比，本发明的有益效果是透明电极的制作方法简易，容易图案化，转移方法简便灵活，可以在较温和的条件下使电极与LED器件形成欧姆接触。

附图说明

图1为Cu纳米线电极——n型GaN的I-V曲线；

图2为Cu纳米线电极——p型GaN的I-V曲线；

图3为转移至玻璃基片上的Cu纳米线透明薄膜；

图4为转移至PET塑料基片上的Cu纳米线透明薄膜；

图5为转移至PET塑料基片上的经图案化后的Cu纳米线透明薄膜。

具体实施方式

以下实施例将结合附图对本发明作进一步说明。

实施例1

(1)取50mg Cu纳米线，经超声振荡20min分散在10ml正己烷中，从中取0.5ml，用正己烷稀释至30ml,超声振荡20min。

(2)从步骤（1）中取10ml溶液滴加到聚碳酸酯（PP）滤膜上，经真空抽滤形成均匀的Cu纳米线薄膜。

(3)将这种沉积有Cu纳米线薄膜的滤膜从抽滤头上揭下，在空气中晾干。

(4)将沉积有Cu纳米线薄膜的滤膜平铺于LED片上。

(5)用微探针在LED电极区，从背面施加一定压力，保持15s左右。

(6)缓慢揭去滤膜后，Cu纳米线薄膜就被转移到施加压力的区域。

(7)将覆盖有Cu纳米线薄膜电极的LED器件在真空中，200℃加热1h，使电极与LED器件形成欧姆接触。

实施例2

(1)本实施例与实施例1的不同之处在于，将沉积有Cu纳米线薄膜的滤膜覆盖在n-GaN外延片上，在两头施加一定压力，将Cu纳米线薄膜转移到n-GaN上。

(2)将这种覆盖有Cu纳米线薄膜电极的n-GaN在200℃真空中退火1h,并测试其I-V曲线，测试结果如图1所示。

实施例3

(1)本实施例与实施例1的不同之处在于，将沉积有Cu纳米线薄膜的滤膜覆盖在p-GaN外延片上，在两头施加一定压力，将Cu纳米线薄膜转移到p-GaN上。

(2)将这种覆盖有Cu纳米线薄膜电极的p-GaN外延片在200℃真空中退火1h,并测试其I-V曲线，测试结果如图2所示。

实施例4

(1)取50mg Cu纳米线，经超声振荡20min分散在10ml正己烷中，从中取0.5ml，用正己烷稀释至30ml,超声振荡20min；

(2)从步骤（1）中取10ml溶液滴加到聚碳酸酯（PP）滤膜上，经真空抽滤形成均匀的Cu纳米线薄膜；

(3)将这种沉积有Cu纳米线薄膜的滤膜从抽滤头上揭下，在空气中晾干；

(4)将沉积有Cu纳米线薄膜的滤膜平铺于玻璃基片，从背面施加一均匀压力；然后，缓慢揭去滤膜后，在玻璃基片上形成均匀的Cu纳米线薄膜，如图3所示。

实施例5

本实施例与实施例4的区别在于，将沉积在聚碳酸酯微孔滤膜上面的Cu纳米线薄膜转移到透明PET基片上，如图4所示。

实施例6

本实施例与实施例5区别在于，在聚碳酸酯滤膜的上面放置一个图案化的掩模，从步骤（1）中取10ml溶液滴加到聚碳酸酯微孔滤膜上面的掩模缝隙上，经真空抽滤在滤膜上形成图案化的Cu纳米线薄膜，转移到透明PET基片上，形成图案化的Cu纳米线薄膜，如图5所示。

Claims

1.金属纳米丝透明欧姆电极的压印方法，其特征在于包括以下步骤：

1）将Cu纳米分散于有机溶液中；

2.如权利要求1所述金属纳米丝透明欧姆电极的压印方法，其特征在于在步骤1）中，所述有机溶液采用正己烷溶液。

3.如权利要求1所述金属纳米丝透明欧姆电极的压印方法，其特征在于在步骤2）中，所述滤膜选用聚碳酸酯微孔滤膜。

4.如权利要求1所述金属纳米丝透明欧姆电极的压印方法，其特征在于在步骤2）中，所述滤膜的孔径为0.2～12μm。

5.如权利要求1所述金属纳米丝透明欧姆电极的压印方法，其特征在于在步骤3）中，所述施加压力的时间为15s～1min。

6.如权利要求1所述金属纳米丝透明欧姆电极的压印方法，其特征在于在步骤3）中，所述基片采用玻璃、PET塑料、聚酰亚胺薄膜中的一种。

7.如权利要求1所述金属纳米丝透明欧姆电极的压印方法，其特征在于在步骤3）中，所述沉积有Cu纳米线的滤膜上放置图案化的掩模，在图案化的掩模区域喷洒Cu纳米线胶体溶液，则形成图案化的Cu纳米线薄膜。

8.如权利要求1所述金属纳米丝透明欧姆电极的压印方法，其特征在于在步骤3）中，所述退火的温度为100～600℃，退火的时间为0.5～1.5h。