透明導(dǎo)體的制作方法、透明導(dǎo)體及其制作裝置以及透明導(dǎo)體前驅(qū)體的制作裝置的制造方法
【專利說(shuō)明】透明導(dǎo)體的制作方法、透明導(dǎo)體及其制作裝置以及透明導(dǎo)體前驅(qū)體的制作裝置
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)基于并且要求2014年3月14日提交的日本專利申請(qǐng)2014-051797的優(yōu)先權(quán)，該專利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容以參考方式在此并入。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本文所描述的實(shí)施例大體涉及制作透明導(dǎo)體的方法、透明導(dǎo)體及制作其的裝置、以及制作透明導(dǎo)體前驅(qū)體(precursor)的裝置。
【背景技術(shù)】
[0004]諸如碳纖維、碳納米管、以及石墨烯的碳物質(zhì)已經(jīng)作為導(dǎo)電材料被知曉。諸如金屬納米顆粒和金屬納米線的金屬納米材料也作為導(dǎo)電材料被知曉。諸如液晶顯示裝置和光電轉(zhuǎn)換裝置(例如有機(jī)EL裝置、太陽(yáng)能電池、光學(xué)傳感器等)的電子裝置已經(jīng)利用這些導(dǎo)電材料得到了發(fā)展。
[0005]利用碳物質(zhì)獲得的導(dǎo)電材料能夠顯著地降低稀有金屬或類似物質(zhì)使用的量。在一些情況下，這些導(dǎo)電材料甚至能夠完全不使用金屬。利用碳物質(zhì)獲得的導(dǎo)電材料具有高撓性和高機(jī)械強(qiáng)度。此外，這些導(dǎo)電材料具有化學(xué)穩(wěn)定性。因此，這些導(dǎo)電材料作為有前途的導(dǎo)電材料獲得了重視。
[0006]盡管碳物質(zhì)具有相對(duì)較高的導(dǎo)電性，但是在利用碳物質(zhì)獲得的導(dǎo)電材料中，分子之間的傳導(dǎo)電阻高。在利用碳物質(zhì)獲得的導(dǎo)電材料用作具有大面積的透明電極的情況下，電阻大于具有相同透光率的氧化銦錫(ITO)膜的電阻。在利用碳物質(zhì)獲得的導(dǎo)電材料用作具有較長(zhǎng)總長(zhǎng)的線材或類似部件的情況下，其電阻大于諸如銅(Cu)的金屬導(dǎo)電材料。通過(guò)將具有高導(dǎo)電性的金屬納米材料與碳物質(zhì)結(jié)合，導(dǎo)電性能夠被改善。
[0007]ITO膜一般用作諸如液晶顯示器、太陽(yáng)能電池以及有機(jī)EL裝置的電子裝置中的透明電極。具有小功函數(shù)的鋁(Al)、具有更小功函數(shù)的鎂(Mg)合金、或類似材料用作光電轉(zhuǎn)換裝置的負(fù)電極。盡管它的效率偏低，但是利用ITO膜作為負(fù)電極并且利用具有大功函數(shù)的金屬作為正電極的光電轉(zhuǎn)換裝置也被知曉。
[0008]作為稀有金屬的銦(In)被用于ITO膜。碳納米管和平面石墨烯的薄膜已經(jīng)開(kāi)發(fā)為便宜、穩(wěn)定并且撓性的透明電極，不需要利用銦(In)獲得。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于提供一種容易地制作高品質(zhì)的透明導(dǎo)體的方法。
[0010]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，提供了一種制作透明導(dǎo)體的方法。在該方法中，使包括多個(gè)銀納米線并且具有開(kāi)口的銀納米線層在被銅支撐件支撐的石墨烯膜上形成。然后，在所述銀納米線層上形成于銅蝕刻溶液中不可溶的透明樹(shù)脂層，由此使得所述透明樹(shù)脂層通過(guò)所述開(kāi)口與所述石墨烯膜接觸。然后使銅支撐件與非酸性銅蝕刻溶液接觸從而去除所述銅支撐件，由此使所述石墨烯膜暴露。
[0011]根據(jù)上述實(shí)施例，一種高品質(zhì)的透明導(dǎo)體可被容易地制作的方法被提供。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1A至ID為展示根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的制作透明導(dǎo)體的方法的剖視圖；
[0013]圖2為展示根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的石墨烯膜的拉曼光譜的示意圖；
[0014]圖3為展示傳統(tǒng)石墨烯膜的拉曼光譜的示意圖；
[0015]圖4為展示根據(jù)另一實(shí)施例的另一透明導(dǎo)體的示意圖；
[0016]圖5為展不根據(jù)另一實(shí)施例的另一透明導(dǎo)體的不意圖；
[0017]圖6為根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于制作透明導(dǎo)體的裝置的示意圖；以及
[0018]圖7為根據(jù)另一實(shí)施例的用于制作透明導(dǎo)體的裝置的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]在下文中，實(shí)施例將參考附圖予以說(shuō)明。
[0020]制作石墨烯膜的下述方法是被知曉的。首先，石墨烯膜在作為支撐物的銅膜上例如通過(guò)化學(xué)氣相沉積(CVD)方法形成。其次，由此獲得的銅膜和石墨烯膜的層疊物轉(zhuǎn)移至聚合物膜上。銅膜被酸性或堿性蝕刻溶液溶解并且去除。采用類似方法將層疊石墨烯膜和銀納米線層獲得的透明導(dǎo)電膜總體轉(zhuǎn)移至聚合物膜的技術(shù)還沒(méi)有被知曉。通過(guò)將石墨烯膜和銀納米線層疊置在一起而獲得的透明導(dǎo)電膜的制作需要兩種轉(zhuǎn)移，也即石墨烯膜轉(zhuǎn)移至聚甲基丙稀酸甲醋(polymethyl methacrylate:PMMA)膜或熱傳遞膜上以及石墨稀膜轉(zhuǎn)移至銀納米線層上。此外，難以使獲得的透明導(dǎo)電膜的表面為平坦的。
[0021 ] 本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了解決這樣的傳統(tǒng)問(wèn)題的方法，從而允許具有高導(dǎo)電性、出色的透明度以及平坦的表面的透明導(dǎo)體易于制作。
[0022]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的方法，如圖1A所示的被銅支撐件51支撐的石墨烯膜11被使用。如圖1B所示，包括多個(gè)銀納米線13a的銀納米線層13在石墨烯膜11上形成。進(jìn)一步地，如圖1C所示，透明樹(shù)脂層14設(shè)置在銀納米線層13上，該透明樹(shù)脂層14的部分與石墨烯膜11的表面接觸。考慮到隨后的銅蝕刻，透明樹(shù)脂層14由不溶于銅蝕刻溶液的材料形成。
[0023]銅支撐件51被非酸性的銅蝕刻溶液去除以暴露石墨烯膜11的與銅支撐件51接觸的表面。由此，如圖1D所示的透明導(dǎo)體10被獲得。根據(jù)該實(shí)施例的透明導(dǎo)體10包括石墨烯膜11、位于石墨烯膜11上的銀納米線層13、以及位于銀納米線層13上的透明樹(shù)脂層14，其中，銀納米線層13包括多個(gè)銀納米線13a并且具有開(kāi)口 13b，透明樹(shù)脂層14通過(guò)銀納米線層13的開(kāi)口 13b與石墨烯膜11接觸。根據(jù)該實(shí)施例的制作透明導(dǎo)體的方法的具體內(nèi)容、如使用的材料、或類似物將在下文中予以詳細(xì)描述。
[0024]銅支撐件51優(yōu)選地為銅箔。銅箔能夠通過(guò)軋制工藝被容易地?cái)U(kuò)大。當(dāng)銅箔被使用時(shí)，石墨烯膜11可無(wú)需單獨(dú)地使用支撐件地在銅箔上形成。當(dāng)銅箔的厚度過(guò)大時(shí)，隨后去除銅箔的蝕刻需要較長(zhǎng)的時(shí)間。相反地，當(dāng)銅箔的厚度過(guò)小時(shí)，銅箔的處理變得困難。例如，當(dāng)銅箔的厚度過(guò)小時(shí)，銅箔不適于卷對(duì)卷工藝(roll-to-roll process)。用作銅支撐件51的銅箔的厚度優(yōu)選地為I至50 μ m，更優(yōu)選地為10至20 μ m，并且更進(jìn)一步優(yōu)選地為約 12 μ m0
[0025]在銅支撐件51上形成的石墨烯膜11優(yōu)選地通過(guò)熱CVD方法制作。熱CVD方法可形成高密度的石墨稀。通過(guò)熱CVD方法制作的石墨稀還具有高的導(dǎo)電性。進(jìn)一步地，通過(guò)熱CVD方法獲得的石墨烯膜11還可充當(dāng)銀納米線13a的高度保護(hù)性膜。
[0026]如圖1B所示，銀納米線層13包括多個(gè)銀納米線13a和開(kāi)口 13b。銀納米線層13可通過(guò)利用諸如旋轉(zhuǎn)涂敷方法(spin coat method)、噴涂方法(spray coat method)、或涂布器涂敷方法(applicator coat method)的涂敷方法將銀納米線13a的分散液施涂在石墨烯膜11而形成。
[0027]制得的銀納米線層13可在100°C或更高的溫度下加熱、或可被壓力機(jī)或類似設(shè)備按壓。在這種情況下，銀納米線13a熔融在一起以進(jìn)一步提高導(dǎo)電性。當(dāng)銀納米線層13包括具有不同直徑納米線時(shí)，表面電阻、總光透射率、光反射率、霧度值(Haze value)或類似參數(shù)可產(chǎn)生變化。
[0028]透明樹(shù)脂層14設(shè)置在銀納米線層13上。如圖1C所示，銀納米線層13的開(kāi)口 13b內(nèi)嵌有透明樹(shù)脂。在這一部分上，透明樹(shù)脂層14與石墨烯膜11的表面接觸。熱塑性、熱固性、或光固化樹(shù)脂可用作透明樹(shù)脂。撓性器件可采用熱塑性樹(shù)脂而獲得?？刹捎脽峁绦曰蚬夤袒瘶?shù)脂制得穩(wěn)定并且耐熱的透明導(dǎo)體，不受有機(jī)溶劑或類似物質(zhì)的影響。
[0029]在透明樹(shù)脂層14形成之后，銅支撐件51利用非酸性銅蝕刻溶液通過(guò)蝕刻被選擇性地去除，從而暴露石墨烯膜11。非酸性銅蝕刻溶液被使用由此使得銀納米線13a不會(huì)溶解。堿性或弱堿性銅蝕刻溶液可用作非酸性銅蝕刻溶液。銅蝕刻溶液優(yōu)選地包括CuCl2W及氨或有機(jī)胺，并且在一些情況下包括有機(jī)羧酸。
[0030]銅支撐件51在利用非酸性銅蝕刻溶液蝕刻之前可與酸性銅蝕刻溶液接觸。盡管銀納米線會(huì)在酸性蝕刻溶液中溶解，但是銅在酸性蝕刻溶液中溶解的速度很快。由于銀納米線13a被銅支撐件51予以充分保護(hù)，酸性銅蝕刻溶液可被使用而不會(huì)產(chǎn)生不良后果。此后，不溶解銀納米線13a的非酸性銅蝕刻溶液可被使用。由此，總蝕刻時(shí)間被縮短。酸性銅蝕刻溶液的示例包括含有？6(:13或CuCl 2的鹽酸溶液或硫酸溶液、硝酸溶液和過(guò)硫酸錢水溶液。
[0031]因?yàn)槭┠?1在銅支撐件51上形成，所以銅不可避免地存在于石墨烯膜11中。然而，相對(duì)于碳原子為I原子百分比或更少的銅量是被允許。當(dāng)石墨烯膜中的銅的含量為I原子百分比或更少時(shí)，銅的迀移和利用銅為催化劑的脫碳反應(yīng)的發(fā)生可