CN105070412B - 一种干法转移银纳米线透明电极的方法 - Google Patents
一种干法转移银纳米线透明电极的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105070412B CN105070412B CN201510536297.8A CN201510536297A CN105070412B CN 105070412 B CN105070412 B CN 105070412B CN 201510536297 A CN201510536297 A CN 201510536297A CN 105070412 B CN105070412 B CN 105070412B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- nano silver
- silver wire
- pmma
- pdms
- transparency electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Manufacturing Of Electric Cables (AREA)
Abstract
一种干法转移银纳米线透明电极的方法，向银纳米线透明电极上滴加PMMA胶至完全覆盖整个银纳米线透明电极，再旋涂获得厚度为0.2～1μm的PMMA包覆，刮掉基片四周边缘2mm宽度的区域，使得中间薄膜断开与边缘的连接，得到银纳米线/PMMA复合薄膜；转移复合薄膜到PDMS，剥离PDMS以及移除PMMA胶，实现银纳米线透明电极的转移。本发明可以实现大面积完全的转移银纳米线网络到不同性质的基底上，转移后的银纳米线透明电极的透光性有所增加，方阻降低，增加了透明电极的品质因数。PMMA辅助的PDMS转移银纳米线透明电极作为有机光电器件透明顶电极的可行性，避免直接成膜过程中银纳米线分散溶剂对有机薄膜造成的损坏。
Description
技术领域
本发明属于纳米材料应用和纳米制造领域，具体涉及一种干法转移银纳米线透明电极的方法。
背景技术
透明电极是指同时具备在可见光区域内的高透光率(85％以上)与低电阻率(1×10-3Ω·㎝以下)特性的电极。目前透明电极已经被广泛应用于平面显示、太阳能电池、触摸屏、电子纸、透明晶体管等领域，具有极其广阔的市场前景。一维的银纳米线网络具有高的导电性和透光性，抗弯折性，以及能在多种基底上进行大面积制备等优点。品质因数等于直流电导率和透光率的比值，是描述透明电极性能的综合指标(MRS BULLETIN,36:774-781(2011))。文献报道石墨烯为113，碳纳米管为25，PEDOT:PSS为25，相比于这些常见的透明电极竞争者，银纳米线透明电极具有最高的品质因数350，与ITO透明电极的300～380相当(ACS Appl.Mater.Interfaces,6:1447-1453(2014)；Acs Nano,3:1767-1774(2009))。因而银纳米线透明电极作为最有前途的新型透明电极材料得到了多个研究机构和工业界的广泛关(Adv.Mater.22:4378–4383(2010)；AcsNano,7:1081-1091(2013)；Adv.Energy.Mater.3:1657–1663(2013)；Energy.Environ.Sci,7:2764–2770(2014))。
银纳米线透明电极常常作为光电器件的顶电极以实现器件的半透明性,因此需要选择适当的成膜工艺如旋涂，刮涂，喷涂等实现银纳米线在薄膜器件上的均匀涂覆。目前已经有大量关于银纳米线透明电极作为有机太阳能电池，有机-无机卤化铅钙钛矿电池顶电极的报道，但是通常只能选用喷涂工艺，使得到达器件薄膜表面的溶剂量最少，同时溶剂几乎只能用异丙醇(Adv.Energy.Mater.3:1657–1663(2013)；Nanoscale,7:1642-1649(2015))。这样大大降低了灵活性并且增加了工艺的复杂性。究其原因，由于银纳米线通常分散在水，甲醇，乙醇等水溶性溶剂中，直接滴加到器件表面会对一些薄膜(如有机聚合物P3HT，Spiro-MeOTAD，有机-无机卤化铅钙钛矿材料CH3NH3PbI3)造成不可逆的损坏(使薄膜材料移除或分解)，因此在这些特殊的应用场合亟待需要发展一种干法转移技术直接将银纳米线透明电极转移到光电器件表面。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的问题，提供一种干法转移银纳米线透明电极的方法，该方法能够实现银纳米线透明电极的完全转移，且方阻和透光性没有明显变化，转移的银纳米线透明电极可作为太阳能电池和光电探测器等光电器件的顶电极。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种干法转移银纳米线透明电极的方法，包括以下步骤：
1)银纳米线/PMMA复合物的制备：
向银纳米线透明电极上滴加PMMA胶至完全覆盖整个银纳米线透明电极，然后旋涂获得厚度为0.2～0.5μm的PMMA包覆，接着刮掉基片四周边缘2mm宽度的区域，使得中间薄膜断开与边缘的连接，得到银纳米线/PMMA复合薄膜；
2)转移复合薄膜到PDMS：
将作为转移载体的PDMS压到银纳米线/PMMA复合薄膜的表面，使其与银纳米线/PMMA复合薄膜的表面完全贴合；
向步骤1)中的中间薄膜一侧滴加水，然后从加水一侧的PDMS开始将其抬起，银纳米线/PMMA复合薄膜粘附在PDMS上且与基底剥离；
3)剥离PDMS以及移除PMMA胶：
首先，将步骤2)中粘附在PDMS的银纳米线/PMMA复合薄膜压到经过预热的目标基底上，同时使得银纳米线/PMMA复合薄膜与目标基底完全贴合；
然后，待与目标基底完全贴合的银纳米线/PMMA复合薄膜受热均匀后，将PDMS从一个角掀起，使得银纳米线/PMMA复合薄膜完全停留到目标基底上；
最后，去除PMMA胶，实现银纳米线透明电极的转移。
所述步骤1)中旋涂的转速为1000～4000转/分钟。
所述步骤3)中经过预热的目标基底的温度为50～70℃。
所述步骤3)中目标基底为玻璃基底、硅片、PET或有机薄膜。
所述有机薄膜为P3HT、PEDOT:PSS或Spiro-MeOTAD。
所述步骤3)中去除PMMA胶的具体方法是：将目标基底在室温下浸入到丙酮或氯仿中，使PMMA胶溶解。
所述步骤1)中的银纳米线透明电极通过以下方法制备：将银纳米线的乙醇分散液滴加到基底上，然后经旋涂、刮涂或喷涂，得到具有不同排列密度的银纳米线网络，然后将基片在120～200℃下热处理10分钟，得到银纳米线透明电极。
所述银纳米线的乙醇分散液的浓度为20mg/mL；所述基底为玻璃；所述旋涂的转速为1000～3000转/分钟。
所述步骤2)中作为转移载体的PDMS的厚度为1～2mm。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：为避免有机光电器件表面在直接成膜过程中银纳米线分散溶剂对有机薄膜造成的损坏，本发明通过先在玻璃基底上采用通用的工艺制备银纳米线透明电极，再通过干法转移技术将银纳米线透明电极完全转移到有机光电器件表面。转移过程中一个最重要的问题是保证转移前后银纳米线透明电极的完整性，以保证转移后方阻和透光性没有明显变化。但是银纳米线透明电极具有显著的空隙网格状结构，使得银纳米线之间的粘结性较弱，十分不利于整片转移，试验发现通过热释放胶带和直接使用PDMS只能实现部分转移，导致转移后银纳米线排列密度降低，方阻大大增加。为此，本发明提出了基于PMMA辅助的PDMS干法转移银纳米线透明电极的方法。首先使用PMMA等有机胶将银纳米线网络粘结起来，这样银纳米线网络就具有和有机分子薄膜一样的整体结合性。然后通过PDMS转移银纳米线/PMMA复合物到目标基底，接下来剥离PDMS，最后去除PMMA等有机胶。聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等有机胶的加入使得复合薄膜具有了和有机分子薄膜一样的整体结合性，平整的聚二甲基硅氧烷(PDMS)作为转移过程的载体，其具有良好的疏水表面，能与不同性质的表面具有很好的粘合力。
本发明能够实现银纳米线透明电极的完全转移。基于PMMA辅助的PDMS干法转移克服了单纯的银纳米线网络之间粘结性较弱，不利于整片转移的缺点。从光学显微镜看出转移前后银纳米线排列密度没有明显变化，从透光率曲线得出转移后透光率只有很小的升高，方阻测试表明转移后方阻略有降低，源于整个转移过程中PMMA等有机胶使得银纳米线之间的接触更加紧密，降低了节点电阻。
本发明能够实现银纳米线透明电极转移到光电器件表面，避免了采用传统的旋涂，刮涂等工艺直接地在有机薄膜表面制备银纳米线透明电极过程中银纳米线的分散溶剂对有机薄膜的破坏。整个PMMA辅助的PDMS转移属于干法转移过程，可以灵活高效地实现光电器件透明顶电极的制备。并且本发明实现的最大转移面积为2.5*4cm2，整个转移过程可以适用于更大面积的转移，转移的银纳米线透明电极可作为太阳能电池和光电探测器等光电器件的顶电极，进而实现光电器件的半透明特性。
附图说明
图1是整个转移过程的工艺流程示意图。
图2是本发明实施例1转移过程的实物图。
图3是由本发明实施例1转移后的银纳米线透明电极的光学显微镜照片。
图4是由本发明实施例2转移后的银纳米线透明电极的光学显微镜照片。
图5是由本发明实施例3转移后的银纳米线透明电极的光学显微镜照片。
图6是由本发明实施例2和例4转移的银纳米线透明电极的光学显微镜照片。其中(a)是转移前经过PMMA包覆的银纳米线透明电极，(b)、(c)分别是实施例4转移后去胶前和去胶后的银纳米线透明电极，由于PMMA不连续造成了较多的银纳米线转移损失，(d)、(e)分别是实施例2转移后去胶前和去胶后的银纳米线透明电极，PMMA连续转移使得没有造成银纳米线的转移损失。
图7是由本发明实施例1～3制备的银纳米线透明电极转移前后和玻璃基底的紫外-可见-近红外波段的透光率曲线图，空气背景被扣除。
图8是由本发明实施例1～3制备的银纳米线透明电极转移前后550nm处透光率和薄膜方阻与旋涂速度的关系。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明中采用的PMMA胶通过以下方法制得：利用热聚合方法制备一定聚合度的PMMA胶，具体过程为将31.5mg的偶氮二异丁腈(AIBN)加入到15mL的甲基丙烯酸甲酯(MMA)中，然后超声将其彻底溶解。接下来转移到80℃的恒温水浴中加热10min即可获得一定粘度的PMMA胶。
本发明制得的银纳米线透明电极的可见光透过率在50％～90％之间，方阻在10Ω/□～500Ω/□。
为避免有机光电器件表面在直接成膜过程中银纳米线分散溶剂对有机薄膜造成的损坏，本发明通过先在玻璃基底上采用通用的工艺制备银纳米线透明电极，再通过干法转移技术将银纳米线透明电极完全转移到有机光电器件表面。转移过程中一个最重要的问题是保证转移前后银纳米线透明电极的完整性，以保证转移后方阻和透光性没有明显变化。但是银纳米线透明电极具有显著的空隙网格状结构，银纳米线之间的粘结性较弱，十分不利于整片转移，经试验通过热释放胶带和直接使用PDMS只能实现部分转移，导致转移后银纳米线排列密度降低，方阻大大增加。为此，本发明提出了基于PMMA辅助的PDMS干法转移银纳米线透明电极的方法。首先使用PMMA等有机胶将银纳米线网络粘结起来，这样银纳米线网络就具有和有机分子薄膜一样的整体结合性。然后通过PDMS转移银纳米线/PMMA复合物到目标基底，接下来剥离PDMS，最后使用丙酮或氯仿溶解去除PMMA胶。具体的工艺流程如图1所示，包括以下步骤：
1)银纳米线透明电极的制备：
将分散良好的浓度为20mg/mL的银纳米线的乙醇分散液滴加到玻璃基底或PET基底上，在不同转速1000～3000转/分钟下旋涂获得不同排列密度的银纳米线网络，然后将基片在120～200℃下热处理10分钟，得到银纳米线透明电极。其中，分散良好是指直接将银纳米线分散到无水乙醇中，使用前轻微超声使其分散均匀。
2)银纳米线/PMMA复合物的制备
在上述获得的银纳米线透明电极上滴加一定粘度的PMMA胶至完全覆盖整个基片，然后在不同转速1000～4000转/分钟下旋涂，获得0.2～1μm不同厚度的PMMA包覆。接着用小刀刮掉基片四周边缘2mm宽度的区域，且中间薄膜断开与边缘的连接。
3)转移银纳米线/PMMA复合薄膜到PDMS
将作为转移载体的厚度为1～2mm且完全平整的PDMS压到银纳米线/PMMA复合薄膜的表面，使用镊子尖轻轻挤压PDMS表面，排除界面的空气，使其与复合薄膜表面完全贴合。然后在上面保留的边缘区域从一侧滴加10uL的水，由于玻璃基底的亲水性，在毛细力的作用下水可以渗入到复合薄膜与玻璃基底的界面，再使用镊子夹住滴加水一角的PDMS慢慢将其抬起，同时可以看到银纳米线/PMMA复合薄膜粘附在PDMS上与基底剥离。
4)剥离PDMS以及移除PMMA胶
将上述粘附在PDMS的银纳米线/PMMA复合薄膜压到经过50～70℃预热的目标基底上，同样使用镊子尖端排除界面处的空气，使得复合薄膜与目标基底完全贴合。其中，目标基底为玻璃基底、硅片、PET或有机薄膜；有机薄膜为P3HT、PEDOT:PSS或Spiro-MeOTAD。等待1分钟使与目标基底完全贴合的银纳米线/PMMA复合薄膜受热均匀后，将PDMS从一个角慢慢掀起，使得银纳米线/PMMA复合薄膜完全停留到目标基底上。最后在室温下将目标基底浸入到丙酮或氯仿溶液中，轻轻晃动使得PMMA胶溶解，从而保留银纳米线网络到目标基底上。
实施例1
参见图1，本发明包括以下步骤：
1)银纳米线透明电极的制备：
将分散良好的浓度为20mg/mL的银纳米线的乙醇分散液滴加到玻璃基底上，以1000转/分钟的转速旋涂获得具有一定排列密度的银纳米线网络的基片，然后将基片在120℃下热处理10分钟，得到银纳米线透明电极。
2)银纳米线/PMMA复合物的制备：
向步骤1)获得的银纳米线透明电极上滴加一定粘度的PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)至完全覆盖整个基片，然后以2000转/分钟的转速旋涂，获得0.5μm厚的PMMA包覆。接着用小刀刮掉基片四周边缘2mm宽度的区域，形成中间薄膜，使得中间薄膜断开与边缘的连接，得到银纳米线/PMMA复合薄膜。
3)转移银纳米线/PMMA复合薄膜到PDMS：
将作为转移载体的厚度为1mm且完全平整的PDMS(聚二甲基硅氧烷)压到银纳米线/PMMA复合薄膜的表面，使用镊子尖轻轻挤压PDMS表面，使其与复合薄膜表面完全贴合。然后在上面保留的边缘区域从一侧滴加10uL的水，再使用镊子夹住滴加水一角的PDMS慢慢将其抬起，银纳米线/PMMA复合薄膜粘附在PDMS上且与基底剥离。
步骤3)中PDMS从原基底剥离前需要滴加少量的水，利用毛细力使水渗透到银纳米线/PMMA复合薄膜与原始基底界面，降低复合薄膜与原始基底的粘附力。
4)剥离PDMS以及移除PMMA胶：
首先，将上述粘附在PDMS的银纳米线/PMMA复合薄膜压到70℃预热的干净的目标玻璃基底上，使得银纳米线/PMMA复合薄膜与目标基底完全贴合。
然后，等待1分钟使与目标基底完全贴合的银纳米线/PMMA复合薄膜受热均匀后，将PDMS从一个角慢慢掀起，使得银纳米线/PMMA复合薄膜完全停留到目标基底上。
最后，在室温下将目标基底浸入到丙酮溶液中，轻轻晃动使得PMMA胶溶解，从而将银纳米线透明电极转移到目标玻璃基底上。
图2是转移过程的实物图，有效转移面积为2.5*4cm2。从图中可以看出，每个环节的产物都是透明的，最后实现了银纳米线透明电极的连续转移。并且转移后透明电极的透明性略有提高，量化的数值可以从图7中获得。
实施例2
1)银纳米线透明电极的制备：
将分散良好的浓度为20mg/mL的银纳米线的乙醇分散液滴加到玻璃基底上，以2000转/分钟的转速旋涂获得具有一定排列密度的银纳米线网络的基片，然后将基片在120℃下热处理10分钟，得到银纳米线透明电极。
2)银纳米线/PMMA复合物的制备：
向步骤1)获得的银纳米线透明电极上滴加一定粘度的PMMA胶至完全覆盖整个基片，然后以2000转/分钟的转速旋涂获得0.5μm厚的PMMA包覆。接着用小刀刮掉基片四周边缘2mm宽度的区域，形成中间薄膜，且中间薄膜断开与边缘的连接，得到银纳米线/PMMA复合薄膜。
3)转移银纳米线/PMMA复合薄膜到PDMS：
将作为转移载体的厚度为1mm且完全平整的PDMS压到银纳米线/PMMA复合薄膜的表面，使用镊子尖轻轻挤压PDMS表面，使其与复合薄膜表面完全贴合。然后在上面保留的边缘区域从一侧滴加10uL的水，再使用镊子夹住滴加水一角的PDMS慢慢将其抬起，银纳米线/PMMA复合薄膜粘附在PDMS上且与基底剥离。
步骤3)中PDMS从原基底剥离前需要滴加少量的水，利用毛细力使水渗透到银纳米线/PMMA复合薄膜与原始基底界面，降低复合薄膜与原始基底的粘附力。
4)剥离PDMS以及移除PMMA胶：
首先，将上述粘附在PDMS的银纳米线/PMMA复合薄膜压到70℃预热的干净的目标玻璃基底上，使得复合薄膜与目标基底完全贴合。
然后，等待1分钟使与目标基底完全贴合的银纳米线/PMMA复合薄膜受热均匀后，将PDMS从一个角慢慢掀起，使得银纳米线/PMMA复合薄膜完全停留到目标基底上。
最后，在室温下将目标基底浸入到溶液中，轻轻晃动使得PMMA胶溶解，从而将银纳米线透明电极转移到目标玻璃基底上。
实施例3
1)银纳米线透明电极的制备：
将分散良好的浓度为20mg/mL的银纳米线的乙醇分散液滴加到玻璃基底上，以3000转/分钟的转速旋涂获得具有一定排列密度的银纳米线网络的基片，然后将基片在120℃下热处理10分钟，得到银纳米线透明电极。
2)银纳米线/PMMA复合物的制备：
向步骤1)获得的银纳米线透明电极上滴加一定粘度的PMMA胶至完全覆盖整个基片，然后以2000转/分钟的转速旋涂获得0.5μm厚的PMMA包覆。接着用小刀刮掉基片四周边缘2mm宽度的区域，形成中间薄膜，且中间薄膜断开与边缘的连接，得到银纳米线/PMMA复合薄膜。
3)转移银纳米线/PMMA复合薄膜到PDMS：
将作为转移载体的厚度为1mm且完全平整的PDMS压到银纳米线/PMMA复合薄膜的表面，使用镊子尖轻轻挤压PDMS表面，使其与复合薄膜表面完全贴合。然后在上面保留的边缘区域从一侧滴加10uL的水，在使用镊子夹住滴加水一角的PDMS慢慢将其抬起，银纳米线/PMMA复合薄膜粘附在PDMS上且与基底剥离。
步骤3)中PDMS从原基底剥离前需要滴加少量的水，利用毛细力使水渗透到银纳米线/PMMA复合薄膜与原始基底界面，降低复合薄膜与原始基底的粘附力。
4)剥离PDMS以及移除PMMA胶：
首先，将上述粘附在PDMS的银纳米线/PMMA复合薄膜压到70℃预热的干净的目标玻璃基底上，使得复合薄膜与目标基底完全贴合。
然后，等待1分钟使与目标基底完全贴合的银纳米线/PMMA复合薄膜受热均匀后，将PDMS从一个角慢慢掀起，使得银纳米线/PMMA复合薄膜完全停留到目标基底上。
最后，在室温下将目标基底浸入到丙酮溶液中，轻轻晃动使得PMMA胶溶解，从而将银纳米线透明电极转移到目标玻璃基底上。
可以从结构，透光性，导电性等方面比较不同排列密度的银纳米线透明电极转移前后的变化。从图3、图4和图5可以看出转移后的银纳米线透明电极保存了完整的网络结构，并且不同转速获得的银纳米线透明电极具有不同的排列密度，随着转速的增加，银纳米线排列密度下降。此外，可以看出银纳米线的长度在50μm左右。从图7可以看出不同转速获得的银纳米线透明电极的透光性在转移后有所增加，随着转速的增加这种差异逐渐减小，主要是由于低转速获得高排列密度的银纳米线，容易造成更多的转移损失。从图8可以比较实施例1～3转移前后旋涂速度与透光性和导电性的关系。从图中看出转移后透光性和导电性都有提高，归因于转移后少量的银纳米线损失，但是PMMA的加入使得银纳米线之间的接触更加紧密，降低了节点电阻，从而可以得出转移过程提高了银纳米线网络的品质因数。
实施例4
1)银纳米线透明电极的制备：
将分散良好的浓度为20mg/mL的银纳米线的乙醇分散液滴加到玻璃基底上，以2000转/分钟的转速旋涂获得具有一定排列密度的银纳米线网络的基片，然后将基片在120℃下热处理10分钟，得到银纳米线透明电极。
2)银纳米线/PMMA复合物的制备：
向步骤1)获得的银纳米线透明电极上滴加一定粘度的PMMA胶至完全覆盖整个基片，然后以4000转/分钟的转速旋涂，获得0.2μm厚的PMMA包覆。接着用小刀刮掉基片四周边缘2mm宽度的区域，形成中间薄膜，且中间薄膜断开与边缘的连接，得到银纳米线/PMMA复合薄膜。
3)转移银纳米线/PMMA复合薄膜到PDMS：
将作为转移载体的厚度为1mm且完全平整的PDMS压到银纳米线/PMMA复合薄膜的表面，使用镊子尖轻轻挤压PDMS表面，使其与复合薄膜表面完全贴合。然后在上面保留的边缘区域从一侧滴加10uL的水，再使用镊子夹住滴加水一角的PDMS慢慢将其抬起，银纳米线/PMMA复合薄膜粘附在PDMS上且与基底剥离。
步骤3)中PDMS从原基底剥离前需要滴加少量的水，利用毛细力使水渗透到银纳米线/PMMA复合薄膜与原始基底界面，降低复合薄膜与原始基底的粘附力。
4)剥离PDMS以及移除PMMA胶：
首先，将上述粘附在PDMS的银纳米线/PMMA复合薄膜压到70℃预热的干净的目标玻璃基底上，使得复合薄膜与目标基底完全贴合。
然后，等待1分钟使与目标基底完全贴合的银纳米线/PMMA复合薄膜受热均匀后，将PDMS从一个角慢慢掀起，使得银纳米线/PMMA复合薄膜完全停留到目标基底上。
最后，在室温下将目标基底浸入到氯仿溶液中，轻轻晃动使得PMMA胶溶解，从而将银纳米线透明电极转移到目标玻璃基底上。
实施例4中以4000转/分钟的旋涂速度获得较薄的PMMA膜，其0.2μm的厚度约等于2个单根纳米线直径(80nm)之和，参见图6，(a)是转移前的经过PMMA包覆的银纳米线透明电极，通过与图(b)和图(c)对比可以看出PMMA厚度太薄容易造成不连续转移的情况，导致较多的银纳米线转移损失。相比而言，实施例2中以2000转/分钟的旋涂速度获得合适厚度(0.5μm)的PMMA膜，从图(d)和图(e)中可以看出合适厚度的PMMA可以实现无银纳米线损失的转移。但是以1000转/分钟的旋涂速度可以获得1μm厚度的PMMA膜，使得PMMA胶在清洗阶段不容易完全去除。因此PMMA的厚度是转移过程中一个关键因素，使用2000转/分钟的旋涂速度获得0.5μm厚度的PMMA较为合适。
实施例5
1)银纳米线透明电极的制备：
将分散良好的浓度为20mg/mL的银纳米线的乙醇分散液滴加到玻璃基底上，以2000转/分钟的转速旋涂获得具有一定排列密度的银纳米线网络的基片，然后将基片在150℃下热处理10分钟，得到银纳米线透明电极。
2)银纳米线/PMMA复合物的制备：
向步骤1)获得的银纳米线透明电极上滴加一定粘度的PMMA胶至完全覆盖整个基片，然后以2000转/分钟的转速旋涂，获得0.5μm厚的PMMA包覆。接着用小刀刮掉基片四周边缘2mm宽度的区域，形成中间薄膜，且中间薄膜断开与边缘的连接，得到银纳米线/PMMA复合薄膜。
3)转移银纳米线/PMMA复合薄膜到PDMS：
将厚度为1.5mm且完全平整的PDMS压到银纳米线/PMMA复合薄膜的表面，使用镊子尖轻轻挤压PDMS表面，使其与复合薄膜表面完全贴合。然后在上面保留的边缘区域从一侧滴加10uL的水，再使用镊子夹住滴加水一角的PDMS慢慢将其抬起，银纳米线/PMMA复合薄膜粘附在PDMS上且与基底剥离。
步骤3)中PDMS从原基底剥离前需要滴加少量的水，利用毛细力使水渗透到银纳米线/PMMA复合薄膜与原始基底界面，降低复合薄膜与原始基底的粘附力。
4)剥离PDMS以及移除PMMA胶：
首先，将上述粘附在PDMS的银纳米线/PMMA复合薄膜压到70℃预热的目标基底P3HT上，使得复合薄膜与目标基底完全贴合。
然后，等待1分钟使与目标基底完全贴合的银纳米线/PMMA复合薄膜受热均匀后，将PDMS从一个角慢慢掀起，使得银纳米线/PMMA复合薄膜完全停留到目标基底上。
最后，在室温下将目标基底浸入到丙酮溶液中，轻轻晃动使得PMMA胶溶解，从而将银纳米线透明电极转移到目标基底P3HT上。
实施例6
1)银纳米线透明电极的制备：
将分散良好的浓度为20mg/mL的银纳米线的乙醇分散液滴加到玻璃基底上，以1000转/分钟的转速旋涂获得具有一定排列密度的银纳米线网络的基片，然后将基片在180℃下热处理10分钟，得到银纳米线透明电极。
2)银纳米线/PMMA复合物的制备：
向步骤1)获得的银纳米线透明电极上滴加一定粘度的PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)至完全覆盖整个基片，然后以2000转/分钟的转速旋涂获得0.5μm厚的PMMA包覆。接着用小刀刮掉基片四周边缘2mm宽度的区域，形成中间薄膜，使得中间薄膜断开与边缘的连接，得到银纳米线/PMMA复合薄膜。
3)转移银纳米线/PMMA复合薄膜到PDMS：
将厚度为1.2mm完全平整的PDMS(聚二甲基硅氧烷)压到银纳米线/PMMA复合薄膜的表面，使用镊子尖轻轻挤压PDMS表面，使其与复合薄膜表面完全贴合。然后在上面保留的边缘区域从一侧滴加10uL的水，再使用镊子夹住滴加水一角的PDMS慢慢将其抬起，银纳米线/PMMA复合薄膜粘附在PDMS上且与基底剥离。
步骤3)中PDMS从原基底剥离前需要滴加少量的水，利用毛细力使水渗透到银纳米线/PMMA复合薄膜与原始基底界面，降低复合薄膜与原始基底的粘附力。
4)剥离PDMS以及移除PMMA胶：
首先，将上述粘附在PDMS的银纳米线/PMMA复合薄膜压到60℃预热的干净的目标玻璃基底上，使得银纳米线/PMMA复合薄膜与目标基底完全贴合。
然后，等待1分钟使与目标基底完全贴合的银纳米线/PMMA复合薄膜受热均匀后，将PDMS从一个角慢慢掀起，使得银纳米线/PMMA复合薄膜完全停留到目标基底上。
最后，在室温下将目标基底浸入到丙酮溶液中，轻轻晃动使得PMMA胶溶解，从而将银纳米线透明电极转移到目标玻璃基底上。其中目标基底为Spiro-MeOTAD基底。
实施例6和实施例7用来证明可以将银纳米线透明电极转移到疏水性的P3HT和Spiro-MeOTAD有机薄膜上，为下一步应用于光电器件的顶电极提供了直接证据。
实施例7
1)银纳米线透明电极的制备：
将分散良好的浓度为20mg/mL的银纳米线的乙醇分散液滴加到玻璃基底上，以1500转/分钟的转速旋涂获得具有一定排列密度的银纳米线网络的基片，然后将基片在200℃下热处理10分钟，得到银纳米线透明电极。
2)银纳米线/PMMA复合物的制备：
向步骤1)获得的银纳米线透明电极上滴加一定粘度的PMMA至完全覆盖整个基片，然后以2000转/分钟的转速旋涂获得0.5μm厚的PMMA包覆。接着用小刀刮掉基片四周边缘2mm宽度的区域，形成中间薄膜，且使得中间薄膜断开与边缘的连接，得到银纳米线/PMMA复合薄膜。
3)转移银纳米线/PMMA复合薄膜到PDMS：
将厚度为0.2mm且完全平整的PDMS压到银纳米线/PMMA复合薄膜的表面，使用镊子尖轻轻挤压PDMS表面，使其与复合薄膜表面完全贴合。然后在上面保留的边缘区域从一侧滴加10uL的水，再使用镊子夹住滴加水一角的PDMS慢慢将其抬起，银纳米线/PMMA复合薄膜粘附在PDMS上且与基底剥离。
步骤3)中PDMS从原基底剥离前需要滴加少量的水，利用毛细力使水渗透到银纳米线/PMMA复合薄膜与原始基底界面，降低复合薄膜与原始基底的粘附力。
4)剥离PDMS以及移除PMMA胶：
首先，将上述粘附在PDMS的银纳米线/PMMA复合薄膜压到50℃预热的干净的目标基底上，使得银纳米线/PMMA复合薄膜与目标基底完全贴合。
然后，等待1分钟使与目标基底完全贴合的银纳米线/PMMA复合薄膜受热均匀后，将PDMS从一个角慢慢掀起，使得银纳米线/PMMA复合薄膜完全停留到目标基底上。
最后，在室温下将目标基底浸入到丙酮中，轻轻晃动使得PMMA胶溶解，从而将银纳米线透明电极转移到目标基底上。其中，目标基底为PET基底。
本发明中可以将银纳米线透明电极转移到柔性的PET基底上。硅片以及有机薄膜PEDOT:PSS同样可以作为本发明中的目标基底；银纳米线透明电极同样可以采用刮涂或喷涂制备。
本发明提供了一种基于PMMA辅助的PDMS干法转移银纳米线透明电极的方法，转移的银纳米线透明电极可作为太阳能电池和光电探测器等光电器件的顶电极，实现光电器件的半透明特性。
通过干法转移技术将银纳米线透明电极完全转移到有机光电器件表面，转移过程中一个最重要的问题是保证转移前后银纳米线透明电极的完整性，以保证转移后方阻和透光性没有明显变化。但是银纳米线透明电极具有显著的空隙网格状结构，使得银纳米线之间的粘结性较弱，十分不利于整片转移，试验发现通过热释放胶带和直接使用PDMS只能实现部分转移，导致转移后银纳米线排列密度降低，方阻大大增加。为此，本发明提出了基于PMMA辅助的PDMS干法转移银纳米线透明电极的方法。首先使用PMMA等有机胶将银纳米线网络粘结起来，这样银纳米线网络就具有和有机分子薄膜一样的整体结合性。然后通过PDMS转移银纳米线/PMMA复合物到目标基底，接下来剥离PDMS，最后去除PMMA等有机胶。聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等有机胶的加入使得复合薄膜具有了和有机分子薄膜一样的整体结合性，平整的聚二甲基硅氧烷(PDMS)作为转移过程的载体，其具有良好的疏水表面，能与不同性质的表面具有很好的粘合力。
本发明基于PMMA辅助的PDMS干法转移方法可以实现大面积完全的转移银纳米线网络到不同性质的基底上，转移后的银纳米线透明电极的透光性有所增加，方阻降低，从而增加了其品质因数。因此该干法转移方法为多种类型纳米粒子的转移提供了一种可行性方案。
Claims (7)
1.一种干法转移银纳米线透明电极的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)银纳米线/PMMA复合物的制备：
向银纳米线透明电极上滴加PMMA胶至完全覆盖整个银纳米线透明电极，然后旋涂获得厚度为0.2～0.5μm的PMMA包覆，接着刮掉基片四周边缘2mm宽度的区域，使得中间薄膜断开与边缘的连接，得到银纳米线/PMMA复合薄膜；
2)转移复合薄膜到PDMS：
将作为转移载体的PDMS压到银纳米线/PMMA复合薄膜的表面，使其与银纳米线/PMMA复合薄膜的表面完全贴合；
向步骤1)中的中间薄膜一侧滴加水，然后从加水一侧的PDMS开始将其抬起，银纳米线/PMMA复合薄膜粘附在PDMS上且与基底剥离；
3)剥离PDMS以及移除PMMA胶：
首先，将步骤2)中粘附在PDMS的银纳米线/PMMA复合薄膜压到经过预热的目标基底上，同时使得银纳米线/PMMA复合薄膜与目标基底完全贴合；其中，目标基底为玻璃基底、硅片、PET或有机薄膜；经过预热的目标基底的温度为50～70℃；
然后，待与目标基底完全贴合的银纳米线/PMMA复合薄膜受热均匀后，将PDMS从一个角掀起，使得银纳米线/PMMA复合薄膜完全停留到目标基底上；
最后，去除PMMA胶，实现银纳米线透明电极的转移。
2.根据权利要求1所述的一种干法转移银纳米线透明电极的方法，其特征在于，所述步骤1)中旋涂的转速为1000～4000转/分钟。
3.根据权利要求1所述的一种干法转移银纳米线透明电极的方法，其特征在于，所述有机薄膜为P3HT、PEDOT:PSS或Spiro-MeOTAD。
4.根据权利要求1所述的一种干法转移银纳米线透明电极的方法，其特征在于，所述步骤3)中去除PMMA胶的具体方法是：将目标基底在室温下浸入到丙酮或氯仿中，使PMMA胶溶解。
5.根据权利要求1所述的一种干法转移银纳米线透明电极的方法，其特征在于，所述步骤1)中的银纳米线透明电极通过以下方法制备：将银纳米线的乙醇分散液滴加到基底上，然后经旋涂、刮涂或喷涂，得到具有不同排列密度的银纳米线网络，然后将基片在120～200℃下热处理10分钟，得到银纳米线透明电极。
6.根据权利要求5所述的一种干法转移银纳米线透明电极的方法，其特征在于，所述银纳米线的乙醇分散液的浓度为20mg/mL；所述基底为玻璃；所述旋涂的转速为1000～3000转/分钟。
7.根据权利要求1所述的一种干法转移银纳米线透明电极的方法，其特征在于，所述步骤2)中作为转移载体的PDMS的厚度为1～2mm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510536297.8A CN105070412B (zh) | 2015-08-27 | 2015-08-27 | 一种干法转移银纳米线透明电极的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510536297.8A CN105070412B (zh) | 2015-08-27 | 2015-08-27 | 一种干法转移银纳米线透明电极的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105070412A CN105070412A (zh) | 2015-11-18 |
| CN105070412B true CN105070412B (zh) | 2017-03-22 |
Family
ID=54499757
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510536297.8A Expired - Fee Related CN105070412B (zh) | 2015-08-27 | 2015-08-27 | 一种干法转移银纳米线透明电极的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105070412B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107068291A (zh) * | 2017-04-10 | 2017-08-18 | 武汉理工大学 | 一种转移银纳米线透明导电薄膜到柔性衬底的方法 |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105428215A (zh) * | 2015-11-19 | 2016-03-23 | 中山德华芯片技术有限公司 | 一种基于金属应力层及亲水剂处理的外延片整面剥离方法 |
| CN106744729A (zh) * | 2016-12-29 | 2017-05-31 | 南京工业大学 | 一种大面积无水转移纳米材料的方法 |
| CN109065214A (zh) * | 2018-07-13 | 2018-12-21 | 华南理工大学 | 一种导电均匀银纳米线高附着力的柔性透明导电薄膜的制备方法 |
| CN111092150B (zh) * | 2018-10-23 | 2021-12-31 | 中国科学院化学研究所 | 有机自旋阀器件及其制备方法和应用 |
| CN111141427A (zh) * | 2019-12-20 | 2020-05-12 | 兰州大学 | 一种可穿戴透明柔性薄膜型应变传感器的制备方法 |
| CN112038440A (zh) * | 2020-09-07 | 2020-12-04 | 温州大学新材料与产业技术研究院 | 一种以离子液为顶栅的薄层Bi2O2Se晶体管及其制备方法 |
| CN112908521A (zh) * | 2021-01-20 | 2021-06-04 | 山东大学 | 一种金属纳米线咖啡环结构的柔性电极及其制备方法 |
| CN113140679B (zh) * | 2021-04-20 | 2023-12-12 | 大正(江苏)微纳科技有限公司 | 钙钛矿电池、其制备方法及其修饰层制备方法 |
| CN114899249A (zh) * | 2022-03-17 | 2022-08-12 | 西北工业大学 | 一种基于二硒化钨的自驱动光电探测器及其制备方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103572284B (zh) * | 2012-08-06 | 2016-05-11 | 徐明生 | 一种转移二维纳米薄膜的方法 |
| KR101341102B1 (ko) * | 2012-11-29 | 2013-12-12 | 한국표준과학연구원 | 수직 정렬 나노선을 포함하는 이방성 투명 전기전도성 가요성 박막 구조체 및 그 제조 방법 |
| CN103594195A (zh) * | 2013-10-28 | 2014-02-19 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种金属纳米线柔性透明导电薄膜的制备方法 |
| CN103700446B (zh) * | 2013-12-05 | 2016-01-20 | 西安交通大学 | 一种银纳米线-氧化锌复合型透明电极的制备方法 |
| CN104134484B (zh) * | 2014-07-31 | 2017-09-19 | 中国电子科技集团公司第五十五研究所 | 基于纳米银线的柔性透明导电薄膜及制备方法 |
| CN104192833A (zh) * | 2014-08-20 | 2014-12-10 | 中国科学院上海高等研究院 | 一种石墨烯薄膜的转移方法 |
-
2015
- 2015-08-27 CN CN201510536297.8A patent/CN105070412B/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107068291A (zh) * | 2017-04-10 | 2017-08-18 | 武汉理工大学 | 一种转移银纳米线透明导电薄膜到柔性衬底的方法 |
| CN107068291B (zh) * | 2017-04-10 | 2019-04-30 | 武汉理工大学 | 一种转移银纳米线透明导电薄膜到柔性衬底的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105070412A (zh) | 2015-11-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105070412B (zh) | 一种干法转移银纳米线透明电极的方法 | |
| CN106782769A (zh) | 低粗糙度低方阻的柔性透明导电复合薄膜及其制备方法 | |
| CN102637584B (zh) | 一种图形化石墨烯的转移制备方法 | |
| Hu et al. | Patternable transparent carbon nanotube films for electrochromic devices | |
| CN104485279A (zh) | 一种基于金属纳米网格的透明电极及其制备方法 | |
| CN110277198B (zh) | 一种柔性基底银纳米线透明导电薄膜及其制备方法 | |
| CN104882223A (zh) | 氧化石墨烯/银纳米线复合透明导电薄膜及其制备方法 | |
| CN104217788A (zh) | 一种基于银纳米线的透明导电薄膜及其制备方法 | |
| CN105070352A (zh) | 一种柔性超平透明导电薄膜及其制备方法 | |
| CN109292732B (zh) | 一种具有等离子体聚焦性能的折线型纳米间隙及其制备方法 | |
| CN105957639A (zh) | 一种基于一维纳米材料柔性超延展导电薄膜的高效制备方法 | |
| CN103628028A (zh) | 一种透明导电金属网络的制备方法 | |
| CN106328260B (zh) | 一种金属网络透明导电电极的全液相制备方法 | |
| CN107424682A (zh) | 一种具有分形结构的多孔金属薄膜透明导电电极的制备方法 | |
| CN106159040A (zh) | 一种全湿法制备柔性金属网络透明电极的方法 | |
| CN106057359A (zh) | 一种嵌入式多取向金属纳米线透明导电薄膜的制备方法 | |
| CN106251946A (zh) | 一种复合透明导电薄膜及其制备方法 | |
| CN105118546A (zh) | 一种新型氧化物保护的银纳米线透明导电薄膜 | |
| CN106611638A (zh) | 一种低温转移导电微米和/或纳米线网络方法 | |
| CN207367619U (zh) | 基于石墨烯具有高附着力的复合结构导电膜 | |
| CN108511133B (zh) | 一种免转印、高黏结性金属网格透明电极的制备方法 | |
| CN107910128B (zh) | 一种氧化石墨烯自组装复合银纳米线改善柔性器件机械性能的方法 | |
| CN104616833A (zh) | 大面积制备银纳米线透明电极的方法及银纳米线透明电极 | |
| CN106990857A (zh) | 一种复合型纳米银线柔性透明导电电极结构及制备方法 | |
| CN106297964A (zh) | 一种复合透明导电薄膜及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20170322 Termination date: 20190827 |