[发明专利]一种锡酸锶基柔性透明导电电极及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及光电技术领域，具体为一种可以用于柔性液晶显示器、柔性太阳能电池、有机和无机半导体激光器等光电子器件的锡酸锶基柔性透明导电电极及其制备方法。

背景技术

透明导电氧化物(TCO)薄膜由于具有高的可见光透射率和低的电阻率，在抗静电涂层、触摸显示屏、太阳能电池、平板显示、发热器、防结冰装置、光学涂层以及透明光电子等方面具有广阔的发展前景，其中的代表性TCO薄膜是In₂O₃:Sn(ITO)薄膜，其具有良好的光电性能。然而目前的透明导电薄膜的载流子浓度已经接近上限，因此通过进一步提高载流子浓度来降低电阻率已经很困难，并且很高的载流子浓度会严重影响到透明导电薄膜的光学性能。此外，但是铟有毒，价格昂贵，稳定性差，在氢等离子体气氛中容易被还原等问题，人们力图寻找一种价格低廉且性能优异的ITO 替换材料。

发明内容

本发明的目的是提供一种锡酸锶基柔性透明导电电极及其制备方法，具有光学透过率高、导电性能优良、稳定性高和应用前景广阔的特点。

本发明可以通过以下技术方案来实现：

本发明公开了一种锡酸锶基柔性透明导电电极，所述锡酸锶基柔性透明导电电极沉积在柔性透明基材衬底上，所述锡酸锶基柔性透明导电电极为SrSnO₃/Ag/SrSnO₃复合层状结构，由两层SrSnO₃薄膜层夹着Ag层组成。SrSnO₃是典型钙钛矿结构材料，其具有较宽光学带隙，在可见光光区具有极高的光学透过率（>95%）。SrSnO₃中所含的元素存量大，价格便宜。但是其电阻率较大，远达不到应用指标。金属具有极低的电阻率，但是不具备光学透过性。如果SrSnO₃薄膜与金属结合起来则可以制备出光学透过率高且导电性好的复合透明导电薄膜。选择Ag作为中间层，既充分发挥Ag导电性能优良的优势，又避免了选择Au带来的昂贵成本，在稳定性上又避免了Cu极易氧化对品质带来的缺陷。选择柔性透明基材衬底，与在硬质衬底上淀积的TCO薄膜相比，在柔性基片上制备的透明导电氧化物薄膜不但保留了玻璃基片透明导电膜的光电特性，而且具有许多独特的优点，如质量轻、可折叠、不易破碎、易于大面积生产、便于运输等。这种薄膜可广泛应用于制造柔性发光器件、塑料液晶显示器和柔性衬底非晶硅太阳能电池，还可作为透明隔热保温材料用于塑料大棚、汽车玻璃和民用建筑玻璃贴膜，柔性村底透明导电膜可望成为硬质衬底材料的更新换代产品，有更广泛的应用。

进一步地，所述SrSnO₃薄膜层的厚度为10nm ～ 100nm。SrSnO₃薄膜层不宜过薄或过厚，过薄会造成电阻过低不满足导电性能优良的要求，过厚的话会造成可见光透光率显著降低。

进一步地，所述Ag层的厚度为3nm ～ 20nm。Ag不宜过薄或过厚，过薄会造成电阻过低不满足导电性能优良的要求，过厚的话会造成可见光透光率显著降低。

进一步地，所述SrSnO₃薄膜层的厚度为30nm ～ 50nm。

进一步地，所述Ag层的厚度为8nm ～ 11nm。

进一步地，所述SrSnO₃薄膜层和所述Ag层是通过磁控溅射方式沉积在柔性透明基材衬底上，工艺成熟，可以满足规模化生产的工业要求。

进一步地，所述柔性透明基材衬底为PC、PET或PEN。材料来源广泛，可以根据实际需要灵活选择。

一种锡酸锶基柔性透明导电电极的制备方法，包括以下步骤：

SrSnO₃薄膜层沉积：以SrSnO₃和Ag作为靶材装入磁控溅射腔体内，以柔性透明基材衬底为衬底，控制靶材与衬底的距离为80mm ～ 120mm，将磁控溅射系统的本底真空度抽至1.0×10^-3Pa以下，使用高纯氩气作为溅射气体溅射SrSnO₃靶材，溅射功率为20～100W，进行沉积得到SrSnO₃薄膜层；

Ag层沉积：SrSnO₃薄膜层沉积完成后，用氩气混合气作为溅射气体溅射Ag靶材，开始溅射Ag层，溅射功率20～40W，在SrSnO₃薄膜层沉积得到Ag层；