[发明专利]一种高精度可图案化的微纳银纳米线透明电极的制备方法

说明书

本发明公开了一种高精度可图案化的微纳银纳米线透明电极的制备方法，包括(S1)对玻璃衬底清洗后进行干燥处理；(S2)将玻璃衬底预处理；(S3)在玻璃衬底上喷涂银纳米线溶液；(S4)在银纳米线导电薄膜上旋涂光刻胶，并进行预退火处理；(S5)利用光刻掩膜版辅助，曝光光刻胶薄膜；(S6)将玻璃基板浸入显影液中显影；(S7)采用物理洗刷方式将暴露在光刻胶外的银纳米线完全去除；(S8)将玻璃基板上残留的光刻胶完全去除；(S9)对玻璃基板进行干燥处理；(S10)将聚乙烯醇溶液浇灌在玻璃基板上覆盖整个电极图案，等待晾干后，揭起PVA薄膜，获得微纳银纳米线透明电极。本发明解决了金属刻蚀时间长和刻蚀不完全导致的导电沟道边缘粗糙的问题。

技术领域

本发明属于柔性透明电极技术领域，具体地讲，是涉及一种高精度可图案化的微纳银纳米线透明电极的制备方法。

背景技术

柔性透明电极已广泛应用于各种柔性电子器件中，如可穿戴电子器件、可变形接触界面、柔性集成电路、电子皮肤、生物医学传感器等。高性能柔性透明电极应具有高光学透过率，低电阻以及稳定的机械性能。氧化铟锡(ITO)作为透明电极在学术界和工业界都有广泛的应用。然而，由于ITO的固有刚度(1％应变后断裂)和物理气相沉积的高成本，ITO不能满足柔性器件的要求。因此，新型替代材料金属纳米线近年来引起了人们的广泛关注，其中，银纳米线(Ag-NWs)具有高光学透过率、高导电性和良好的机械柔韧性，是制备透明柔性电极的理想材料。

然而，银纳米线柔性透明电极的微图形化加工仍然具有挑战性，限制了其在集成微传感器阵列和生物电子中的应用。目前的银纳米线柔性透明电极的微图形化加工技术成本高，环境不友好，金属刻蚀时间长，尤其当导电沟道宽度降低至50微米以下时，沟道边缘会出现由于刻蚀不完全而导致的粗糙毛刺，极易造成电极短路。另外，由于银纳米线与常见柔性基底如PDMS的接触特性较差，现有技术制备的微纳银纳米线透明电极在导电性和机械性能方面都有待提高。因此如何解决现有技术中存在的问题是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高精度可图案化的微纳银纳米线透明电极的制备方法，主要解决现有技术中存在的银纳米线柔性透明电极的微图形化加工中金属刻蚀时间长和刻蚀不完全导致的导电沟道边缘粗糙的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种高精度可图案化的微纳银纳米线透明电极的制备方法，包括如下步骤：

(S1)对玻璃衬底清洗后进行干燥处理；

(S2)将干燥后的玻璃衬底预处理；

(S3)在玻璃衬底上喷涂银纳米线溶液；

(S4)在银纳米线导电薄膜上旋涂光刻胶，并进行预退火处理；

(S5)利用光刻掩膜版辅助，曝光光刻胶薄膜；

(S6)将曝光后的玻璃基板浸入显影液中显影；

(S7)采用物理洗刷方式将暴露在光刻胶外的银纳米线完全去除；

(S8)将玻璃基板上残留的光刻胶完全去除；

(S9)对玻璃基板进行干燥处理；

(S10)将聚乙烯醇溶液浇灌在玻璃基板上覆盖整个电极图案，等待晾干后，揭起PVA薄膜，获得微纳银纳米线透明电极。

进一步地，所述步骤(S1)中对玻璃衬底清洗是依次采用去离子水、乙醇溶液和丙酮溶液对玻璃衬底进行超声清洗。

进一步地，所述步骤(S2)中预处理方法为采用O2 Plasma对玻璃衬底进行10-15min的预处理。

进一步地，所述步骤(S3)中银纳米线溶液的浓度满足2-5mg/ml，银纳米线长度约满足20-30μm，同时直径满足20-30nm。