[发明专利]一种大面积制备叠层银纳米线柔性导电薄膜的方法及应用

说明书

本发明提供一种大面积制备叠层银纳米线柔性导电薄膜的方法及应用，用注射泵将银纳米线分散液以恒定速度沿着容器壁注入到水表面，使银纳米线形成均匀透明的单层薄膜；将柔性基底连续通过若干上述容器，使水表面的银纳米线薄膜连续转移至柔性基底上，实现单层银纳米线的有序叠层，用氯化钠水溶液处理叠层银纳米线柔性透明导电薄膜后，再用水和乙醇分别清洗，最后干燥即可。本发明不仅克服了利用迈耶棒法、喷涂法和印刷法等方法制备银纳米线柔性透明导电薄膜中存在的纳米线随机无序排布造成表面粗糙大和光电性能差的缺点，而且可以以一种简单、高效、低成本的方式大面积制备高性能银纳米线柔性透明导电薄膜，满足各种柔性光电子产品的应用。

技术领域

本发明涉及半导体器件技术领域，具体涉及一种大面积制备叠层银纳米线柔性导电薄膜的方法及应用。

背景技术

随着柔性电子产业崛起的趋势日益明显，具有耐曲挠性、高透光性和高导电性的柔性透明导电薄膜已然成为柔性光电产品的战略性材料。当前市场上透明导电薄膜材料主要是金属氧化物，尤其以铟锡氧化物(ITO)为主。然而，ITO因其自身脆性大，并不适合柔性电子的应用。因此，开发其他性能优异的透明导电材料来替代ITO，低成本大面积制备高性能柔性透明导电薄膜，成为发展新型柔性光电子器件的首要任务之一，这对光电器件的快速更新换代具有重要的意义。

迄今为止，已有多种材料被尝试用来替代ITO，例如碳纳米管、石墨烯、导电聚合物、金属网格和金属(银、铜和金)纳米线。其中，银纳米线凭借其优异的透光性、导电性和柔韧性以及低成本，一跃成为最有可能替代ITO的电极材料。目前，通过诸如旋涂法、真空抽滤法、滴涂法、迈耶棒法、喷涂法和印刷法等方法制备得到的银纳米线柔性透明导电薄膜，纳米线呈随机无序搭接，表面形貌起伏较大，使得薄膜的表面粗糙度大；而过大的表面粗糙度对薄膜的应用会造成极坏影响，如应用于有机太阳能电池、有机发光二极管等电子器件中时，容易造成电路短路。随机无序排布的银纳米线之间的接触也不够充分，使得薄膜光电性能也不够理想。相反，银纳米线网络的叠层有序排布已被证明能够增强薄膜的导电性、透光性和表面平整性。尽管研究者已利用LB自组装法制备了叠层有序的银纳米线透明导电薄膜，但是LB设备复杂价格贵，一般也会用到有毒溶剂氯仿；更重要是，它不适合银纳米线柔性透明导电薄膜的大面积生产。因此，如何简单、高效的将银纳米线叠层有序排布以实现高性能柔性透明导电薄膜的大面积制备仍是一项具有挑战性的工作。

发明内容

本发明是为了解决银纳米线叠层有序排布的便宜性问题，提供一种大面积制备叠层银纳米线柔性导电薄膜的方法及应用，整个制备过程是连续的，可适用于工业生产需求，并且通过改变叠层银纳米线的层数可调控得到兼具低方块电阻和高透光性的柔性薄膜，本发明为一种简单、高效、低成本的大面积制备叠层银纳米线柔性透明导电薄膜的方法，实现银纳米线的叠层有序排布能同时提高薄膜透光性和导电性以及降低表面粗糙度。

本发明提供一种大面积制备叠层银纳米线柔性导电薄膜的方法，包括以下步骤：

S1、柔性基底亲水处理：将柔性基底进行亲水处理得到柔性亲水基底；

S2、得到银纳米膜：在银纳米膜制备容器中盛水，用注射泵将银纳米线分散液以恒定速度沿着容器壁注入到水表面，得到银纳米线薄膜；

S3、得到大面积导电薄膜：将柔性亲水基底由银纳米膜制备容器的一端伸入银纳米膜制备容器中的水面以下，然后从银纳米膜制备容器的另一端伸出，使水表面的银纳米线薄膜转移至柔性亲水基底上，得到导电薄膜；

S4、银纳米线融合：将导电薄膜放入盛有融合溶液的融合用容器中，使包裹在银纳米线表面的聚乙烯吡咯烷酮脱离，并使银离子自催化还原重新沉积到银纳米线表面和连接处以将银纳米线之间融合，得到大面积叠层银纳米线柔性透明导电薄膜；

S5、清洗：将大面积叠层银纳米线柔性透明导电薄依次放入盛水的第一清洗容器和盛有清洗剂的第二清洗溶剂进行清洗后干燥，大面积叠层银纳米线柔性透明导电薄膜的制备完成。