CN102544388A

CN102544388A - 一种基于碳纳米管/银/掺铝氧化锌结构的柔性电极

Info

Publication number: CN102544388A
Application number: CN2012100213193A
Authority: CN
Inventors: 李福山; 郭太良; 胡利勤; 徐胜; 林之晓; 张蓓蓓
Original assignee: Fuzhou University
Current assignee: Fuzhou University
Priority date: 2012-01-31
Filing date: 2012-01-31
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2032-01-31
Also published as: CN102544388B

Abstract

本发明公开了一种基于碳纳米管/银/掺铝氧化锌（AZO）结构的柔性电极及其制备方法，该柔性电极为金属基多膜系结构，从下往上依次是柔性聚对苯二甲酸乙二醇酯基板，碳纳米管薄膜层，Ag薄膜层和掺铝氧化锌薄膜层。本发明提供的柔性电极结构在保证其透过率的同时很好地改善了其导电性，并且有效改善了柔性基板弯曲（曲率半径为40mm）后阳极的导电性。本发明制备的柔性电极结构、工艺简单，与传统的薄膜制备工艺能很好兼容，同时能有效解决碳纳米管膜层自身导电能力不足、以及AZO弯曲之后导电能力衰减的问题，使柔性光电器件，比如柔性触摸屏，有机发光二极管和柔性太阳能电池有望实现实用化和量产化。

Description

一种基于碳纳米管/银/掺铝氧化锌结构的柔性电极

技术领域

本发明属于电子材料技术领域，具体涉及一种基于碳纳米管/银/掺铝氧化锌（AZO）结构的柔性电极及其制备方法，适用于制作柔性触摸屏的电极。

背景技术

柔性触摸屏采用一种用可弯曲的基板材料（比如透明的塑料薄板或金属薄片，来代替普通的玻璃基板）制作的触摸屏，将这层触摸屏与柔性电致发光显示器相结合，可实现柔性的触摸显示器。这种触摸屏与传统玻璃基板的触摸屏相比起来重量更轻、体积更小，更耐用、并且可以弯曲方便携带。这层柔性电极还可应用于柔性有机电致发光显示器（OLED），柔性太阳能电池等柔性的电子产品中。

碳纳米管（Carbon Nanotubes-CNT）具有良好的导电性，很高的长径比，高的机械强度和良好的化学稳定性，并具有多种制备方法。在多种制备碳纳米管导电薄膜的方法中，流动催化剂化学气相沉积法、喷涂法和电泳法是较为常用的成膜工艺，用这些方法可以在低温下生长，膜厚易于控制并可以大规模生产。采用碳纳米管薄膜作为电极具有很好的弯曲稳定性，但是当前其电阻率较大，尚不能满足要求。银（Ag）有很好的柔韧性和延展性，延展性仅次于金，并且是导电和导热性能最好的金属，因此引入银层能够起到形变缓冲层的作用，同时还可以提高膜层的电导率。AZO是一种新型的透明半导体材料，与传统的氧化铟锡（ITO）相比，由于地球储量丰富，因此具有成本低廉，且环境友好等显著的优势，因此预计将会取代ITO成为主流的透明导电电极材料。然而，当前AZO电极存在的问题是制备柔性电极时导电能力衰减明显。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于碳纳米管/银/掺铝氧化锌（AZO）结构的柔性电极及其制备方法，该方法通过采用碳纳米管/Ag/AZO多膜体系结构制备的新型的透明柔性电极，与碳纳米管薄膜相比具有较低的方阻值，同时在保证透过率的同时，使基板即使在弯曲一定角度后仍能保持较好的导电性。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于碳纳米管/银/掺铝氧化锌结构的柔性电极为金属基多膜系结构，从下往上依次是柔性聚对苯二甲酸乙二醇酯基板，碳纳米管薄膜层，Ag薄膜层和掺铝氧化锌薄膜层。

一种基于碳纳米管/银/掺铝氧化锌结构的柔性电极的制备方法包括以下步骤：

1）采用薄膜制备工艺（流动催化剂化学气相沉积法、喷涂法或者电泳法）在柔性基板上镀上一层碳纳米管薄膜；

2）将镀上碳纳米管薄膜的柔性基板放入真空室，采用磁控溅射法在碳纳米管薄膜上镀Ag薄膜；

3）再次采用磁控溅射法，在Ag薄膜上继续镀掺铝氧化锌薄膜。

步骤1）所述的碳纳米管薄膜厚度为30～100nm。

步骤2）所述的磁控溅射镀膜时间为30～100s，所述的Ag薄膜厚度为9～35nm。

步骤3) 所述的磁控溅射镀膜时间为9~20min，所述的掺铝氧化锌薄膜厚度为100~200nm。

本发明的显著优点为：本发明提供了一种导电性能优良、轻便耐用的碳纳米管/Ag/AZO结构的柔性电极，该电极结构工艺简单，与传统的薄膜制备工艺相比能很好兼容，同时能有效解决碳管自身导电能力不足、以及AZO薄膜弯曲之后导电能力衰减的问题，使柔性触摸屏和柔性发光器件，比如柔性有机电致发光器件有望得以实现和量产。

附图说明

图1是本发明实施例一种基于碳纳米管/Ag/AZO的柔性电极的制造方法流程图。

图2为本发明实施例的PET基板结构示意图。

图3为本发明实施例的PET/碳纳米管膜层结构示意图。

图4为本发明实施例的PET/碳纳米管/Ag膜层结构示意图。

图5为本发明实施例的PET/碳纳米管/Ag/AZO膜层结构示意图。

图6是本发明实施例在PET基板上镀上碳纳米管层的电镜照片。

图7是本发明实施例在PET基板上镀上碳纳米管层、银层和AZO层后的电镜照片。

具体实施方式

下面结合附图及实施例具体说明本发明一种基于碳纳米管/Ag/AZO的柔性电极。本发明提供优选实施例，但不应该被认为仅限于在此阐述的实施例。

在此参考图是本发明的理想化实施例的示意图，本发明所示的实施例不应该被认为仅限于图中所示的区域的特定形状。在本实施例中均以矩形表示，图中的表示是示意性的，但这不应该被认为限制本发明的范围。

一种基于碳纳米管/Ag/AZO的柔性电极，包括柔性基板，碳纳米管膜层，Ag层以及AZO膜层，其特征在于：碳纳米管/Ag/AZO这种结构。

请参照图1，本发明实施例所提供的一种基于碳纳米管/Ag/AZO的柔性电极的制备方法包括下列步骤：

第一步，提供一基板100，如图2所示。该基板通常为聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）基板，也可以采用其他绝缘材料柔性基板。

第二步，采用喷涂法在样板上均匀地镀上一层碳纳米管，从而形成碳纳米管膜层110，如图3所示。

第三步，取出碳纳米管柔性膜层，然后放入真空室，采用磁控溅射法在碳纳米管膜层110上镀上层Ag薄膜120，如图4所示；

第四步，在镀好的Ag薄膜上再磁控溅射上AZO薄膜130；

最后得到碳纳米管/Ag/AZO金属基多膜系结构，如图5所示。

实施例1

一种基于碳纳米管/Ag/AZO结构的柔性电极的制备方法，包括如下步骤：

1）采用喷涂法在聚对苯二甲酸乙二醇酯基板上镀一层碳纳米管薄膜；

2）取出喷涂法制备的碳纳米管薄膜，放入真空室，采用磁控溅射法在碳纳米管薄膜上镀Ag薄膜12nm；

3）再次采用磁控溅射法，在Ag薄膜上镀一层AZO薄膜。

实施例2

2）取出喷涂法制备的碳纳米管薄膜，放入真空室，采用磁控溅射法在碳纳米管薄膜上镀Ag薄膜15nm；

3）再次采用磁控溅射法，在Ag薄膜上镀一层AZO薄膜。

实施例3

1）采用喷涂法在聚对苯二甲酸乙二醇酯基板上镀一层碳纳米管膜层；

2）取出喷涂法制备的碳纳米管薄膜，放入真空室，采用磁控溅射法在碳纳米管薄膜上镀Ag薄膜18nm；

3）再次采用磁控溅射法，在Ag薄膜上镀一层AZO薄膜。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims

1.一种基于碳纳米管/银/掺铝氧化锌结构的柔性电极，其特征在于：所述的柔性电极为金属基多膜系结构，从下往上依次是柔性聚对苯二甲酸乙二醇酯基板，碳纳米管薄膜层，Ag薄膜层和掺铝氧化锌薄膜层。

2.一种如权利要求1所述的基于碳纳米管/银/掺铝氧化锌结构的柔性电极的制备方法，其特征在于：所述的制备方法包括以下步骤：

1）采用薄膜制备工艺在柔性基板上镀上一层碳纳米管薄膜；

3.根据权利要求2所述的基于碳纳米管/银/掺铝氧化锌结构的柔性电极的制备方法，其特征在于：步骤1）所述的碳纳米管薄膜厚度为30～100nm。

4.根据权利要求2所述的基于碳纳米管/银/掺铝氧化锌结构的柔性电极的制备方法，其特征在于：步骤2）所述的磁控溅射镀膜时间为30～100s，所述的Ag薄膜厚度为9～35nm。

5.根据权利要求2所述的基于碳纳米管/银/掺铝氧化锌结构的柔性电极的制备方法，其特征在于：步骤3) 所述的磁控溅射镀膜时间为9~20min，所述的掺铝氧化锌薄膜厚度为100~200nm。