并入了添加劑的透明導(dǎo)體以及相關(guān)的制造方法
【專利摘要】透明導(dǎo)體包含導(dǎo)電性陶瓷的膜。添加劑至少部分地并入膜中。添加劑是導(dǎo)電性的和半導(dǎo)電的至少一種，并且至少一種添加劑具有至少3的縱橫比。
【專利說明】并入了添加劑的透明導(dǎo)體以及相關(guān)的制造方法
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求2011年6月28日提交的美國臨時申請?zhí)?1/502，169,2011年10月17日提交的美國臨時申請?zhí)?1/547，983、2011年6月28日提交的美國臨時申請?zhí)?1/502，174、2011年10月17日提交的美國臨時申請?zhí)?1/547，995、2011年6月28日提交的美國臨時申請?zhí)?1/502，180,2011年10月17日提交的美國臨時申請?zhí)?1/548，001、2011年11月16日提交的美國臨時申請?zhí)?1/560，475和2011年11月23日提交的美國臨時申請?zhí)?1/563，454的權(quán)益，其公開內(nèi)容通過引用以其全文并入本文。
發(fā)明領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明一般而言涉及并入了添加劑的結(jié)構(gòu)。更具體而言，本發(fā)明涉及并入了添加劑的透明導(dǎo)體，以賦予改進(jìn)的功能比如導(dǎo)電性。
【背景技術(shù)】
[0004]透明導(dǎo)體允許光透射，同時提供導(dǎo)電通路，用于電流流過包含透明導(dǎo)體的裝置。傳統(tǒng)地，透明導(dǎo)體形成為摻雜的金屬氧化物的涂層，比如摻雜錫的氧化銦(或ΙΤ0)，其布置在玻璃或塑料膜襯底上面。ITO涂層一般通過利用干法形成，比如通過利用專門的物理氣相沉積(例如，濺射)或?qū)ｉT的化學(xué)氣相沉積技術(shù)。所得的涂層可展現(xiàn)良好的透明度和良好的導(dǎo)電性。然而，這些技術(shù)的缺點包括高成本、高過程復(fù)雜性、強的能量需要、裝置的高資本支出以及差的生產(chǎn)率。
[0005]針對此背景，需要開發(fā)本文所述的透明導(dǎo)體和相關(guān)制造方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的一個方面涉及透明導(dǎo)體。在一個實施方式中，透明導(dǎo)體包含導(dǎo)電性陶瓷的膜。添加劑至少部分地并入膜中。添加劑是導(dǎo)電性的和半導(dǎo)電的至少一種，并且至少一種添加劑具有至少3的縱橫比。
[0007]在另一個實施方式中，透明導(dǎo)體包含具有嵌入表面的陶瓷材料。添加劑至少部分地嵌入陶瓷材料中，并且定位在鄰近嵌入表面的嵌入?yún)^(qū)域中。嵌入?yún)^(qū)域的厚度不大于陶瓷材料整體厚度的50%，并且添加劑是導(dǎo)電性的和半導(dǎo)電的至少一種。在一些實施中，透明導(dǎo)體還包含鄰近嵌入表面并且覆蓋從陶瓷材料暴露的添加劑的部分的外涂層。
[0008]也考慮了本發(fā)明的其它方面和實施方式。前面的
【發(fā)明內(nèi)容】
和下面的詳述不旨在將本發(fā)明限于任何【具體實施方式】，而僅僅在于描述本發(fā)明的一些實施方式。
[0009]附圖簡述
[0010]為了更好地理解本發(fā)明一些實施方式的性質(zhì)和目的，應(yīng)當(dāng)結(jié)合附圖參閱下面的詳述。
[0011]圖1A和圖1B圖解了根據(jù)本發(fā)明實施方式實施的透明導(dǎo)體。
[0012]圖2A至圖2C圖解了根據(jù)本發(fā)明實施方式的用于形成透明導(dǎo)體的制造方法。[0013]圖3A和圖3B分別圖解了根據(jù)本發(fā)明實施方式的“不足嵌入(under-embedding) ”和“過度嵌入(over-embedding) ”的情況。
[0014]圖4至圖8圖解了根據(jù)本發(fā)明實施方式的用于形成透明導(dǎo)體的制造方法。
[0015]圖9圖解了根據(jù)本發(fā)明實施方式的LCD。
[0016]圖10圖解了根據(jù)本發(fā)明實施方式的用于IXD的濾色片。
[0017]圖11圖解了根據(jù)本發(fā)明實施方式的薄膜太陽能電池。
[0018]圖12圖解了根據(jù)本發(fā)明實施方式的投射電容式觸摸屏裝置。
[0019]圖13圖解了根據(jù)本發(fā)明實施方式的OLED發(fā)光裝置。
[0020]圖14圖解了根據(jù)本發(fā)明實施方式的電子紙(e-paper)。
[0021]圖15圖解了根據(jù)本發(fā)明實施方式的智能窗(smart window)。
[0022]圖16包含圖解透明導(dǎo)體的熱穩(wěn)定性的顯微鏡圖像。
[0023]圖17包含圖解透明導(dǎo)體的熱穩(wěn)定性的顯微鏡圖像。
[0024]詳述
[0025]定義
[0026]以下定義適用于關(guān)于本發(fā)明一些實施方式描述的一些方面。這些定義同樣可以在本文得到擴展。
[0027]除非上下文另作清楚規(guī)定，否則如本文使用的，單數(shù)形式“一個(a) ”、“一個(an) ”和“所述(the)”包括多個指代物。因此，例如，除非上下文另作清楚規(guī)定，否則提到一個對象可包括多個對象。
[0028]如本文使用的，術(shù)語“組(set)”是指一個或多個對象的集合。因此，例如，一組對象可包括單個對象或多個對象。一個組的對象也可稱作所述組的成員。一個組的對象可以是相同或不同的。在一些情況中，一個組的對象可共有一個或多個共同特征。
[0029]如本文使用的，術(shù)語“鄰近”是指接近或鄰接。鄰近的對象可彼此間隔開，或者可彼此實際或直接接觸。在一些情況中，鄰近的對象可彼此連接，或者可彼此整體地形成。
[0030]如本文使用的，術(shù)語“連接”、“連接的”是指操作性耦接或鏈接。連接的對象可彼此直接耦接，或者可例如經(jīng)由另一組對象彼此間接地耦接。
[0031]如本文使用的，術(shù)語“基本上”和“基本”是指相當(dāng)大的程度或范圍。當(dāng)結(jié)合某一事件或情況使用時，該術(shù)語可以指所述事件或情況準(zhǔn)確地發(fā)生的情形以及所述事件或情況近似地發(fā)生的情形，比如解釋本文所述的制造方法的典型容限水平(tolerance level)。
[0032]如本文使用的，術(shù)語“任選的”和“任選地”是指隨后描述的事件或情況可能發(fā)生或可能不發(fā)生，并且這一描述包括所述事件或情況發(fā)生的情形以及所述事件或情況不發(fā)生的情形。
[0033]如本文使用的，相對性術(shù)語，例如“里面(inner) ”、“內(nèi)部(interior) ”、“外面(outer) ”、“外部(exterior) ”、“頂部”、“底部”、“正面”、“背面”、“后面”、“上部”、“向上地”、“下部”、“向下地”、“垂直”、“垂直地”、“橫向”、“橫向地”、“在……之上(above)”及“在……之下(below) ”是指例如根據(jù)附圖，一組對象相對彼此的取向，但在制造或使用期間不要求這些對象的特定取向。
[0034]如本文使用的，術(shù)語“納米范圍”或“nm范圍”是指約Inm至約I微米(“ μ m”)的尺寸范圍。nm范圍包括“較低nm范圍”,指的是從約Inm到約IOnm的尺寸范圍；“中間nm范圍”，指的是從約IOnm到約IOOnm的尺寸范圍；以及“較高nm范圍”,指的是從約IOOnm到約Iym的尺寸范圍。
[0035]如本文使用的，術(shù)語“微米范圍”或“ym范圍”是指約Ιμπι至約I毫米(“mm”)的尺寸范圍。μ m范圍包括“較低μL?范圍”，指的是從約ΙμL?到約ΙΟμL?的尺寸范圍；“中間μ m范圍”，指的是從約10 μ m到約100μπι的尺寸范圍；以及“較高μ m范圍”，指的是從約100 μ m到約Imm的尺寸范圍。
[0036]如本文使用的,術(shù)語“縱橫比(aspect ratio) ”是指對象的最大尺寸或范圍與所述對象的其余尺寸或范圍的平均值的比，其中所述其余尺寸相對彼此且相對最大尺寸正交。在一些情況中，對象的其余尺寸可基本上相同，并且所述其余尺寸的平均值可基本上對應(yīng)于所述其余尺寸中的任一項。例如，圓柱體的縱橫比是指圓柱體的長度與圓柱體截面直徑的比。作為另一個實例，橢球體的縱橫比是指橢球體的長軸與橢球體的短軸的比。
[0037]如本文使用的，術(shù)語“納米級”對象是指具有至少一個在nm范圍內(nèi)的尺寸的對象。納米級對象可具有任何的各種各樣的形狀，并且可由各種各樣的材料形成。納米級對象的實例包括納米線(nanowire)、納米管、納米片(nanoplatelet)、納米顆粒以及其它納米結(jié)構(gòu)。
[0038]如本文使用的，術(shù)語“納米線”是指細(xì)長的納米級對象，其基本上是實心的。一般地，納米線具有nm范圍 內(nèi)的橫向尺寸(例如，以寬度、直徑或者表示跨正交方向的平均值的寬度或直徑形式的截面尺寸)、在μ m范圍內(nèi)的縱向尺寸(例如，長度)以及約3或更大的縱橫比。
[0039]如本文使用的，“納米片”是指基本上實心的片狀納米級對象。
[0040]如本文使用的，術(shù)語“納米管”是指細(xì)長的中空納米級對象。一般地，納米管具有nm范圍內(nèi)的橫向尺寸(例如，以寬度、外徑或者表示跨正交方向的平均值的寬度或外徑形式的截面尺寸)、在μ m范圍內(nèi)的縱向尺寸(例如，長度)以及約3或更大的縱橫比。
[0041]如本文使用的，術(shù)語“納米顆?！笔侵盖驙畹募{米級對象。一般地，納米顆粒的各尺寸(例如，以寬度、直徑或者表示跨正交方向的平均值的寬度或直徑形式的截面尺寸)在nm范圍內(nèi)，并且納米顆粒具有小于約3的縱橫比，比如約I。
[0042]如本文使用的，術(shù)語“微米級”對象是指具有至少一個在μ m范圍內(nèi)的尺寸的對象。一般地，微米級對象的各尺寸在μ m范圍內(nèi)或超出μπι范圍。微米級對象可具有任何的各種各樣的形狀，并且可由各種各樣的材料形成。微米級添加劑的實例包括微米線(microwire)、微米管、微米顆粒以及其它納米結(jié)構(gòu)。
[0043]如本文使用的，術(shù)語“微米線”是指細(xì)長的微米級對象，其基本上是實心的。一般地，微米線具有在Pm范圍內(nèi)的橫向尺寸(例如，以寬度、直徑或者表示跨正交方向的平均值的寬度或直徑形式的截面尺寸)以及約3或更大的縱橫比。
[0044]如本文使用的，術(shù)語“微米管”是指細(xì)長的中空微米級對象。一般地，微米管具有在Pm范圍內(nèi)的橫向尺寸(例如，以寬度、外徑或者表示跨正交方向的平均值的寬度或外徑形式的截面尺寸)以及約3或更大的縱橫比。
[0045]如本文使用的，術(shù)語“微米顆?！笔侵盖驙畹奈⒚准墝ο蟆Ｒ话愕?，微米顆粒的各尺寸(例如，以寬度、直徑或者表示跨正交方向的平均值的寬度或直徑形式的截面尺寸)在μπι范圍內(nèi)，并且微米顆粒具有小于約3的縱橫比，比如約I。[0046]如本文使用的，術(shù)語“陶瓷”是指無機的非金屬材料，其可以是固體或類固體的。術(shù)語“陶瓷”包含結(jié)晶或部分結(jié)晶的材料以及非晶態(tài)或無定形材料，比如玻璃。術(shù)語“陶瓷”包含，但不限于，材料比如氧化物，如氧化鋁、二氧化硅和二氧化鈦；非氧化物，如碳化物、硼化物和氮化物；以及復(fù)合材料，如微粒增強或纖維增強的氧化物、非氧化物或氧化物和非氧化物的組合。
[0047]透明導(dǎo)體
[0048]本發(fā)明的實施方式涉及導(dǎo)電性的或半導(dǎo)電的添加劑，其被并入主體材料中以便用作透明導(dǎo)體或其它類型的導(dǎo)電性結(jié)構(gòu)。透明導(dǎo)體的實施方式展現(xiàn)改進(jìn)的性能(例如，較高的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性以及較高的透光度)，以及由其結(jié)構(gòu)、組成和制造方法引起的成本益處。在一些實施方式中，透明導(dǎo)體可通過表面嵌入方法制造，其中添加劑被物理地嵌入主體材料中，同時保持期望的主體材料特征(例如，透明度)并且賦予所得的透明導(dǎo)體額外的期望特征(例如，導(dǎo)電性)。在其它實施方式中，透明導(dǎo)體可通過將添加劑整體并入(bulkincorporation)主體材料中制造,或者通過用主體材料或主體材料前體外涂添加劑制造。在其它實施方式中，外涂層可以是主體材料或主體材料前體。
[0049]本文所述的某些透明導(dǎo)體的一個方面是在主體材料中提供垂直添加劑濃度梯度或分布(profile)，S卩，沿著主體材料厚度方向的梯度或分布。襯底或涂層內(nèi)的整體并入旨在提供遍布襯底或涂層的相對均勻的垂直添加劑濃度分布。相較而言，根據(jù)添加劑在主體材料嵌入?yún)^(qū)域內(nèi)的定位，本文描述的某些透明導(dǎo)體允許可變的、可控的垂直添加劑濃度分布。對于某些實施，添加劑在嵌入?yún)^(qū)域內(nèi)的定位范圍使得至少大部分(按重量、體積或數(shù)量密度計)添加劑被包含在嵌入?yún)^(qū)域內(nèi)，比如，如此包含至少約60% (按重量、體積或數(shù)量密度計)的添加劑、如此包含至少約70%(按重量、體積或數(shù)量密度計)的添加劑、如此包含至少約80%(按重量、體積或數(shù)量密度計)的添加劑、如此包含至少約90%(按重量、體積或數(shù)量密度計)的添加劑或者如此包含至少約95%(按重量、體積或數(shù)量密度計)的添加劑。例如，基本上所有添加劑可定位在嵌入?yún)^(qū)域內(nèi)，以便主體材料的其余部分基本上不含添加劑。對于某些應(yīng)用，整體并入可用于代替或結(jié)合添加劑在嵌入?yún)^(qū)域內(nèi)的定位。
[0050]添加劑可以是納米級添加劑、微米級添加劑或其組合的形式。為了賦予導(dǎo)電性，添加劑可包含導(dǎo)電性材料、半導(dǎo)體或其組合。
[0051]添加劑還可以以結(jié)構(gòu)化的或有圖案的網(wǎng)格形式排列。例如，可使用金屬納米線的網(wǎng)格，其中網(wǎng)格中的每條線都是不透明的(例如<10μπι、〈5μπι、〈1μπι)，但是由于每條線之間的間距，透明度仍可以高。這些有圖案的網(wǎng)格可被印刷、蝕刻、照相顯影、金屬化、也或者經(jīng)由其它技術(shù)。
[0052]導(dǎo)電材料的實例包括金屬(例如，以銀納米線、銅納米線和金納米線形式的銀、銅和金)、金屬合金、基于碳的導(dǎo)體(例如，以碳納米管、石墨烯和巴克球的形式)、導(dǎo)電性陶瓷(例如，任選地?fù)诫s和透明的導(dǎo)電氧化物和硫?qū)倩铮热缛芜x地?fù)诫s和透明的金屬氧化物和硫?qū)倩?、導(dǎo)電性聚合物(例如，聚苯胺、聚(乙炔)、聚(吡咯)、聚(噻吩)、聚(對亞苯基硫化物)、聚(對苯乙烯)(或PPV)、聚(3-烷基噻吩)、聚吲哚、聚芘、聚咔唑、聚巍、聚
氮雜草、聚(芴)、聚萘、黑色素、聚(3，4-亞乙基二氧噻吩)(或PED0T)、聚(苯乙烯磺酸酯)(或PSS)、PED0T-PS、PED0T-聚甲基丙烯酸(或PED0T-PMA)、聚(3-己基噻吩)(或P3HT)、聚(3-辛基噻吩)(或P30T)、聚(C-61- 丁酸-甲酯)(或PCBM)和聚[2-甲氧基-5-(2’ -乙基-己氧基)_1，4-苯乙烯](或MEH-PPV))以及其任意組合。關(guān)于金屬氧化物和硫?qū)倩锏倪M(jìn)一步細(xì)節(jié)在下面的部分中提及。
[0053]半導(dǎo)體材料的實例包括半導(dǎo)電聚合物、IVB族元素(例如，碳(或C)、硅(或Si)和鍺(或Ge))、IVB-1VB族二元合金(例如，碳化硅(或SiC)和鍺化硅(或SiGe)) ,IIB-VIB族二元合金(例如，硒化鎘(或CdSe)、硫化鎘(或CdS)、碲化鎘(或CdTe)、氧化鋅(或ZnO)、硒化鋅(或ZnSe)、碲化鋅(或ZnTe)和硫化鋅(或ZnS))、IIB-VIB族三元合金(例如，碲化鋅鎘(或CdZnTe)、碲化鎘汞(或HgCdTe)、碲化鋅汞(或HgZnTe)和硒化鋅汞(或HgZnSe))、IIIB-VB族二元合金(例如，銻化鋁(或Al Sb)、砷化鋁(或AlAs)、氮化鋁(或AlN)、磷化鋁(或AlP)、氮化硼(或BN)、磷化硼(或BP)、砷化硼(或BAs)、銻化鎵(或GaSb)、砷化鎵(或GaAs)、氮化鎵(或GaN)、磷化鎵(或GaP)、銻化銦(或InSb)、砷化銦(或InAs)、氮化銦(或InN)和磷化銦(或InP))、IIIB-VB族三元合金(例如，砷化鎵鋁(或 AlGaAs 或 AlxGai_xAs)、砷化鎵銦(或 InGaAs 或 InxGahAs)、磷化鎵銦(或 InGaP)、砷化銦鋁(或AlInAs)、銻化銦鋁(或AlInSb)、氮砷化鎵(或GaAsN)、磷砷化鎵(或GaAsP)、氮化鎵鋁(或AlGaN)、磷化鎵鋁(或AlGaP)、氮化鎵銦(或InGaN)、銻砷化銦(或InAsSb)和銻化鎵銦(或InGaSb))、IIIB-VB族四元合金(例如，磷化銦鎵鋁(或AlGaInP)、磷砷化鎵鋁(或AlGaAsP)、磷砷化鎵銦(或InGaAsP)、磷砷化銦鋁(或AlInAsP)、氮砷化鎵鋁(或AlGaAsN)、氮砷化鎵銦(或InGaAsN)、氮砷化鋁銦(或InAlAsN)和氮銻砷化鎵(或GaAsSbN))以及IIIB-VB族五元合金(例如，銻砷氮化銦鎵(或GaInNAsSb)和磷銻砷化銦鎵(或GaInAsSbP))、IB-VIIB族二元合金(例如，氯化亞銅(或CuCl))、IVB-VIB族二元合金(例如，硒化鉛(或PbSe)、硫化鉛(或PbS)、碲化鉛(或PbTe)、硫化錫(或SnS)和碲化錫(或SnTe))、IVB-VIB族三元合金(例如，碲化錫鉛(或PbSnTe)、碲化錫鉈(或Tl2SnTe5)和碲化鍺鉈(或Tl2GeTe5))、VB-VIB族二元合金(例如，碲化鉍(或Bi2Te3))、IIB-VB族二元合金(例如，磷化鎘(或Cd3P2)、砷化鎘(或Cd3As2)、銻化鎘(或Cd3Sb2)、磷化鋅(或Zn3P2)、砷化鋅(或Zn3As2)和鋪化鋅(或Zn3Sb2)),以及IB族(或11族)元素、IIB族(或12族)元素、IIIB族(或13族)元素、IVB族(或14族)元素、VB族(或15族)元素、VIB族(或16族)元素以及VIIB族(或17族)元素的其它二元、三元、四元或更高級合金，例如硒化鎵銦銅(或CIGS)，以及其任意組合。
[0054]添加劑可包括，例如，金屬或半導(dǎo)電的納米顆粒、納米線(例如,銀、銅或鋅)、納米板(nanoplate)、納米片(nanoflake)、納米纖維、納米棒、納米管(例如，碳納米管、多壁納米管(“MWNT”)、單壁納米管(“SWNT”)、雙壁納米管(“DWNT”)、石墨化或改性的納米管)、富勒烯、巴克球、石墨烯、微米顆粒、微米線、微米管、芯-殼納米顆粒或微米顆粒、芯-多殼納米顆?；蛭⒚最w粒、芯-殼納米線，以及具有基本上為管狀、立方形、球形或錐形的形狀并且特征為非晶形、結(jié)晶、正方晶系、TK方晶系、二角晶系、斜方晶系、單斜晶系或二斜晶系的其它添加劑，或其任意組合。
[0055]芯-殼納米顆粒和芯-殼納米線的實例包括具有鐵磁芯(例如，鐵、鈷、鎳、猛以及其氧化物和與這些元素中的一種或多種形成的合金)以及由金屬、金屬合金、金屬氧化物、碳或其任意組合(例如，銀、銅、金、鉬、導(dǎo)電氧化物或硫?qū)倩?、石墨烯以及本文作為合適的添加劑列出的其它材料)形成的殼的那些。芯-殼納米線的具體實例是具有銀芯和在銀芯周圍用于減少或防止銀芯氧化的金殼(或者鉬殼或另一類型的殼)的芯-殼納米線。芯-殼納米線的另一個實例是具有銀芯(或者由另一種金屬或其它導(dǎo)電性材料形成的芯)、具有由下列的一種或多種形成的殼或其它涂層的芯-殼納米線:(a)導(dǎo)電聚合物，比如聚(3，4-亞乙基二氧噻吩)(或PED0T)和聚苯胺(或PANI) ； (b)導(dǎo)電氧化物、硫?qū)倩锖吞沾?例如，通過溶膠-凝膠、化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積、等離子體增強的化學(xué)氣相沉積或者化學(xué)浴沉積沉積的)；(c)超薄層形式的絕緣體，比如聚合物、Si02、BaTi0和TiO2;以及(d)金屬薄層，比如金、銅、鎳、鉻、鑰和鎢?？善谕@種涂布的或芯-殼形式的納米線賦予導(dǎo)電性，同時避免或減少與主體材料的不利的相互作用，比如在金屬如銀存在下的潛在變黃或其它變色、氧化(例如，銀/金芯/殼納米線可由于金殼而具有大幅降低的氧化)和硫化(例如，銀/鉬芯/殼納米線可由于鉬殼而具有大幅降低的硫化)。
[0056]對于某些實施，可期望例如呈納米線、納米管和其組合形式的高縱橫比添加劑。例如，期望的添加劑包括由碳或其它材料形成的納米管(例如MWNT、SWNT、石墨化的MWNT、石墨化的SWNT、改性的MWNT、改性的SWNT和含聚合物的納米管)；由金屬、金屬氧化物、金屬合金或其它材料形成的納米線(例如，銀納米線、銅納米線、氧化鋅納米線(未摻雜，或摻雜有例如鋁、硼、氟等)、氧化錫納米線(未摻雜，或摻雜有例如氟)、氧化錫鎘納米線、ITO納米線、含聚合物的納米線和金納米線)，以及導(dǎo)電性的或半導(dǎo)電的并且具有各種形狀——無論是圓柱形、球形、錐形還是其它形狀——的其它材料。添加劑的額外實例包括由活性碳、石墨烯、碳黑、科琴碳黑(ketjen black)形成的那些以及由金屬、金屬氧化物、金屬合金或其它材料形成的納米顆粒(例如，銀納米顆粒、銅納米顆粒、氧化鋅納米顆粒、ITO納米顆粒和金納米顆粒)。
[0057]主體材料可具有各種形狀和大小，可為透明、半透明或不透明的，可為柔性、可彎曲、可折疊或剛性的，可為電磁不透明或電磁透明的，并且可為導(dǎo)電性的、半導(dǎo)電的或絕緣的。主體材料可以是作為襯底的層、膜或片的形式，或者可以是布置在襯底或另一種材料上面的一個涂層或多個涂層的形式。合適的主體材料的實例包括陶瓷，比如介電或非導(dǎo)電性陶瓷(例如，SiO2型玻璃；SiOx型玻璃；TiOx型玻璃；SiOx型玻璃的其它鈦、鈰、鎂類似物；旋涂式玻璃；由溶膠-凝膠加工形成的玻璃、硅烷前體、硅氧烷前體、硅酸鹽前體、原硅酸四乙酯、硅烷、硅氧烷、磷硅酸鹽、旋涂式玻璃、硅酸鹽、硅酸鈉、硅酸鉀、玻璃前體、陶瓷前體、倍半娃氧燒、金屬倍半娃氧燒(metalIasiIsesquioxanes)、多面體低聚倍半娃氧燒、齒代娃烷、溶膠-凝膠、硅-氧氫化物、硅酮、錫氧烷、硅硫烷、硅氮烷、聚硅氮烷、茂金屬、二氯二茂鈦、二氯二茂釩；以及其它類型的玻璃)、導(dǎo)電性陶瓷(例如，任選地?fù)诫s和透明的導(dǎo)電氧化物和硫?qū)倩铮热缛芜x地?fù)诫s和透明的金屬氧化物和硫?qū)倩?及其組合。合適的主體材料的額外實例包括上面作為用于添加劑的合適的材料列舉的導(dǎo)電性材料和半導(dǎo)體。所述主體材料可以是，例如，η-摻雜、P摻雜或未摻雜的。關(guān)于金屬氧化物和硫?qū)倩锏倪M(jìn)一步細(xì)節(jié)在下面的部分中提及。
[0058]在一些實施方式中，使添加劑限制于主體材料的“平面”或“平面狀(planar-like) ”的嵌入?yún)^(qū)域可使得添加劑的拓?fù)錈o序減少，并且使添加劑之間結(jié)形成的發(fā)生增加，由此改進(jìn)導(dǎo)電性。盡管嵌入?yún)^(qū)域有時被稱為“平面”，但應(yīng)當(dāng)理解，這種嵌入?yún)^(qū)域一般不嚴(yán)格地為二維的，因為添加劑本文通常是三維的。而“平面”可以以相對的含義使用，其中添加劑在主體材料的某一區(qū)域內(nèi)具有相對薄的、平板狀的(或分層的)局部濃度，并且其中添加劑基本不存在于主體材料的其余部分中。注意，添加劑的局部濃度就其可以是非平坦的含義而言，其可以是非平面的。例如，添加劑可集中在主體材料的較薄區(qū)域中，所述區(qū)域的特點是相對一個或多個軸的彎曲，并且添加劑基本不存在于主體材料的其余部分中。還將理解，嵌入?yún)^(qū)域可稱為“平面”，即使這一嵌入?yún)^(qū)域可具有大于(例如數(shù)倍于)添加劑的特征尺寸的厚度。一般而言，嵌入?yún)^(qū)域可鄰近主體材料的一側(cè)、鄰近主體材料的中間或鄰近沿主體材料厚度方向的任何任意位置定位，并且多個嵌入?yún)^(qū)域可鄰近于彼此定位或在主體材料內(nèi)彼此間隔分開。每個嵌入?yún)^(qū)域可包括一種或多種類型的添加劑，并且嵌入?yún)^(qū)域(其定位于相同主體材料中)可包括不同類型的添加劑。在一些實施方式中,通過將導(dǎo)電性添加劑限制于主體材料的一組“平面”嵌入?yún)^(qū)域(與隨機分布于整個主體材料中相對)，每單位面積指定量的添加劑可以達(dá)到較高的導(dǎo)電性。未限制于嵌入?yún)^(qū)域的任何添加劑代表過量的添加劑，其可以忽略。
[0059]在一些實施方式中，透明導(dǎo)體可具有嵌入或以其它方式并入主體材料的添加劑，按體積計約10%(或更低，比如約0.1%)嵌入于嵌入表面中并且按體積計上至約100%嵌入于嵌入表面中；并且可具有以不同的表面積覆蓋率，比如從約0.1%的表面覆蓋率(或更低，比如當(dāng)嵌入?yún)^(qū)域全部在表面之下時或者當(dāng)添加劑完全被主體材料包封時為0%)上至約99.9%(或更大)的表面積覆蓋率。例如，就相對于添加劑總體積的嵌入于嵌入表面之下的添加劑體積而言，至少一種添加劑可具有在約0%至約100%，例如約10%至約50%，或約50%至約100%范圍內(nèi)的嵌入體積百分比(或添加劑群體可具有平均嵌入體積百分比)。
[0060]一些實施方式的透明導(dǎo)體可具有厚度大于所用添加劑的特征尺寸(例如，對于納米線，大于單個納米線的直徑或所有納米線的平均直徑)的嵌入?yún)^(qū)域，并且添加劑大體上限制于厚度小于主體材料總厚度的嵌入?yún)^(qū)域。例如，嵌入?yún)^(qū)域的厚度可不大于主體材料總厚度的約80%，比如不大于總厚度的約50%、不大于總厚度的約40%、不大于總厚度的約30%、不大于總厚度的約20%、不大于總厚度的約10%、或不大于總厚度的約5%。在其它實施方式中,添加劑可遍及主體材料內(nèi)的較大體積分?jǐn)?shù)分布，比如在整體并入的情況中。
[0061]在一些實施方式中，添加劑可嵌入或以其它方式并入主體材料中，相對于所用添加劑的特征尺寸達(dá)到不同程度(例如，對于納米線，相對于單個納米線的直徑或所有納米線的平均直徑)。例如，就在嵌入表面之下的添加劑上最遠(yuǎn)嵌入點的距離而言，至少一種添加劑可嵌入達(dá)到超過約100%的特征尺寸的程度，或者可嵌入達(dá)到不超過約100%的特征尺寸的程度，比如至少約5%或約10%且上至約80%、上至約50%或上至約25%的特征尺寸。作為另一個實例，添加劑群體平均起來可嵌入達(dá)到超過約100%的特征尺寸的程度，或者可嵌入達(dá)到不超過約100%的特征尺寸的程度，比如至少約5%或約10%且上至約80%、上至約50%或上至約25%的特征尺寸。如將理解的，添加劑嵌入主體材料的程度可影響嵌入表面的粗糙度，比如當(dāng)作為整個嵌入表面的高度變化程度(例如，相對于平均高度的標(biāo)準(zhǔn)偏差)測量時。在一些實施方式中，表面嵌入結(jié)構(gòu)的粗糙度小于部分嵌入的添加劑的特征尺寸。
[0062]在一些實施方式中，至少一種添加劑可延伸到主體材料的嵌入表面之外約0.1nm至約Icm,比如約Inm至約50nm、約50nm至lOOnm、或者約IOOnm至約100微米。在其它實施方式中，添加劑群體平均起來可延伸到主體材料的嵌入表面之外約0.1nm至約Icm,比如約Inm至約50nm、約50nm至lOOnm、或者約IOOnm至約100微米。在其它實施方式中，基本上主體材料的所有表面積(例如，嵌入表面的面積)都被添加劑占據(jù)。在其它實施方式中，上至約100%或上至約75%的表面積被添加劑占據(jù)，比如上至約50%的表面積、上至約25%的表面積、上至約10%、上至約5%、上至約3%的表面積或上至約1%的表面積被添加劑占據(jù)。添加劑無需延伸到主體材料的嵌入表面之外，并且可全部定位于嵌入表面之下。對于表面嵌入結(jié)構(gòu)，添加劑的嵌入程度和表面覆蓋率可根據(jù)具體應(yīng)用進(jìn)行選擇。
[0063]在一些實施方式中，如果納米線用作添加劑，則可影響導(dǎo)電性的特征和其它期望的特征包括，例如，納米線密度或荷載水平、表面積覆蓋率、納米線長度、納米線直徑、納米線的均勻性、材料類型、納米線構(gòu)型的穩(wěn)定性、線-線結(jié)電阻、主體材料電阻、納米線導(dǎo)電性、納米線的結(jié)晶度和純度。在一些實施方式中，具有低結(jié)電阻和低體電阻的納米線可以是優(yōu)選的。為了獲得較高導(dǎo)電性，同時保持高透明度，可以使用直徑較小、長度較長的納米線(例如，具有相對較大縱橫比以促進(jìn)納米線結(jié)形成，并且在約大50至約2，000的范圍內(nèi)，例如約50至約1，000或約大100至約800)，并且可使用金屬納米線，比如銀、銅和金納米線。在其它實施方式中，如果納米線較細(xì)，其體電導(dǎo)率可能由于所述線較小的截面積而降低；因此，在一些實施方式中，可選擇較大直徑的線。對于一些實施方式，可期望使用納米線作為添加劑以便形成納米線網(wǎng)絡(luò)，比如銀納米線網(wǎng)絡(luò)。也可使用其它金屬納米線、非金屬納米線，比如ITO以及其它氧化物和硫?qū)倩锛{米線。由帶隙超出可見光譜能量范圍(例如，〈1.SeV且>3.1eV)或者大致接近此范圍的半導(dǎo)體構(gòu)成的添加劑可用于產(chǎn)生具有高光學(xué)透明度的透明導(dǎo)體，因為可見光通常不會被帶隙能量或被其中的界面陷阱吸收。各種摻雜劑可用于調(diào)節(jié)前述這些半導(dǎo)體的導(dǎo)電性，這考慮經(jīng)由莫斯-布爾斯坦效應(yīng)(Moss-Bursteineffect)而位移的費米能級和帶隙緣。就尺寸(例如直徑和長度)來說，納米線可為大致均勻或單分散的，例如在約5%(例如，相對于平均直徑或長度的標(biāo)準(zhǔn)偏差)內(nèi)相同、在約10%內(nèi)相同、在約15%內(nèi)相同或在約20%內(nèi)相同。純度可為例如至少約50%、至少約75%、至少約85%、至少約90%、至少約95%、至少約99%、至少約99.9%或至少約99.99%。納米線的表面積覆蓋率可為，例如，上至約100%、小于約100%、上至約75%、上至約50%、上至約25%、上至約10%、上至約5%、上至約3%或上至約1%。對于某些實施方式，銀納米線是特別期望的，因為可因氧化作用而在納米線表面上形成(或被形成)的氧化銀是導(dǎo)電的。另外，芯-殼納米線(例如，銀芯及金或鉬殼)也可降低結(jié)電阻。
[0064]在一些實施方式中，如果使用納米管作為添加劑(無論是由碳、金屬、金屬合金、金屬氧化物還是另一種材料形成)，那么可影響導(dǎo)電性的特征以及其它期望的特征包括，例如，納米管密度或荷載水平、表面積覆蓋率、納米管長度、納米管內(nèi)徑、納米管外徑、使用單壁還是多壁納米管、納米管的均勻性、材料類型和純度。在一些實施例中，具有低結(jié)電阻的納米管可為優(yōu)選的。在比如顯示器等某些裝置的情形中為了減少散射，可使用納米管比如碳納米管來形成納米管網(wǎng)絡(luò)?？蛇x地，或組合地，可使用直徑較小的納米線來實現(xiàn)相對于使用納米管的散射類似減少。就尺寸(例如，外徑、內(nèi)徑和長度)而言，納米管可為大致上均勻或單分散的，例如在約5%(例如，相對于平均外徑/內(nèi)徑或長度的標(biāo)準(zhǔn)偏差)內(nèi)相同、在約10%內(nèi)相同、在約15%內(nèi)相同或在約20%內(nèi)相同。純度可為例如至少約50%、至少約75%、至少約85%、至少約90%、至少約95%、至少約99%、至少約99.9%或至少約99.99%。納米管的表面積覆蓋率可為例如上至約100%、小于約100%、上至約75%、上至約50%、上至約25%、上至約10%、上至約5%、上至約3%或上至約1%。
[0065]應(yīng)當(dāng)理解，對于指定的裝置或應(yīng)用，可改變添加劑類型的數(shù)量。例如，可連同ITO納米顆粒一起使用銀納米線、銅納米線和金納米線中的任意一種或組合以便產(chǎn)生高光學(xué)透明度和高導(dǎo)電性。類似的組合包括，例如，銀納米線、銅納米線和金納米線中的任意一種或組合連同ITO納米線、ZnO納米線、ZnO納米顆粒、銀納米顆粒、金納米顆粒、SWNT、MWNT、基于富勒烯的材料(例如，碳納米管和巴克球)和ITO納米顆粒中的任意一種或多種。使用ITO納米顆粒、納米線或者導(dǎo)電氧化物或陶瓷的層(例如，ΙΤ0、摻雜鋁的氧化鋅、或其它類型的摻雜的或未摻雜的鋅氧化物)可提供額外的功能，比如在用于太陽能裝置、薄膜太陽能裝置、OLED顯示型裝置、OLED發(fā)光型裝置或類似的裝置的透明電極的情況下作為緩沖層來調(diào)節(jié)功函，以便為電流的流動提供導(dǎo)電通路，代替或者結(jié)合由其它添加劑提供的導(dǎo)電通路。
[0066]在一些實施方式中，最初將添加劑作為離散物體提供。在嵌入或并入主體材料后，主體材料可包封或圍繞添加劑，使得添加劑進(jìn)行排列或以其它方式布置于“平面”或“平面狀”的嵌入?yún)^(qū)域內(nèi)。在縱橫比大于I的添加劑比如納米線、納米管、微米線、微米管或其它添加劑的情況的一些實施方式中，添加劑被排列，使得其縱長或縱軸大致限制于相對于水平面或者對應(yīng)于或平行于嵌入表面的平面的另一平面的角度范圍內(nèi)。例如，添加劑可以是細(xì)長的，并且可排列以便其縱長或最長尺寸的軸平均起來限于相對于水平面在約-45°至約+45°的范圍內(nèi)，比如約-35°至約+35°、約-25°至約+25°、約-15°至約+15°、約-5°至約+5°、約-1°至約+1°、約-0.1°至約+0.1°、或者約-0.01°至約+0.01°。換言之，可限制添加劑的縱長軸，使得eGlfa/L)，其中L=添加劑的長度，t=主體材料的厚度，并且Θ是相對于與嵌入表面相應(yīng)的水平面的角度。在該實例中，極少或基本上沒有添加劑的縱長或縱軸可定向超出相對于水平面成約-45°到約+45°的范圍。在一些實施方式中，在嵌入?yún)^(qū)域內(nèi)，相鄰添加劑可彼此接觸。這種接觸可用更長縱橫比的添加劑進(jìn)行改進(jìn)，同時針對期望的透明度維持相對低的表面積覆蓋率。在一些實施方式中，可通過燒結(jié)或退火，比如在約50°C，約125°C、約150°C、約175°C或約200°C，或者在約50°C至約125°C、約100°C至約125°C、約125°C至約150°C、約150°C至約175°C或約175°C至約200°C的范圍內(nèi)的低溫?zé)Y(jié)；飄懸燒結(jié)(flash sintering);通過使用氧化還原反應(yīng)進(jìn)行燒結(jié)以在添加劑上產(chǎn)生沉積物將添加劑生長和熔合在一起；或其任意組合，來增加添加劑諸如納米線、納米顆粒、微米線和微米顆粒之間的接觸。例如，在銀或金添加劑的情況下，可將銀離子或金離子沉積到添加劑上以使添加劑與相鄰添加劑熔合。也考慮了在約200°C或超過200°C的溫度下的高溫?zé)Y(jié)。還考慮了某些應(yīng)用和裝置需要極少或不需要接觸，其中電荷隧穿或跳躍在實際接觸不存在下提供足夠的導(dǎo)電性，或其中主體材料或在主體材料上面的涂層本身可以是導(dǎo)電的或半導(dǎo)電的。這些應(yīng)用和裝置可在高達(dá)約IO6 Ω/sq或更高的薄層電阻下操作。對于電子轉(zhuǎn)移，單個添加劑可通過電屏障和量子屏障分隔。
[0067]本文描述的透明導(dǎo)體可相當(dāng)耐久。在一些實施方式中，這種耐久性與剛性和堅固性組合，而在其它實施方式中，這種耐久性與折曲、卷繞、彎曲和折疊以及其它物理活動的能力組合，其中，例如，透光度降低不大于約50%、不大于約40%、不大于約30%、不大于約20%、不大于約15%、不大于約10%、不大于約5%、不大于約3%或基本上沒有降低，并且電阻(例如，薄層電阻)增加不大于約50%、不大于約40%、不大于約30%、不大于約20%、不大于約15%、不大于約10%、不大于約5%、不大于約3%或基本上沒有增加。在一些實施方式中，透明導(dǎo)體可經(jīng)受在涂料工業(yè)中所用的針對涂層粘性的標(biāo)準(zhǔn)測試(例如，Scotch膠帶測試(Scotch Tape Test))，并且觀察的透光度基本不產(chǎn)生降低，或者產(chǎn)生不大于約5%的降低、不大于約10%的降低、不大于約15%的降低、不大于約20%的降低、不大于約30%的降低、不大于約40%的降低或不大于約50%的降低，并且觀察的電阻(例如，薄層電阻)基本上不產(chǎn)生增加，或者不大于約5%的增加、不大于約10%的增加、不大于約15%的增加、不大于約20%的增加、不大于約30%的增加、不大于約40%的增加或者不大于約50%的增加。在一些實施方式中，透明導(dǎo)體還可經(jīng)受住摩擦、刮擦、折曲、物理磨損、熱循環(huán)(例如，暴露于上至(或至少)約60(TC，上至(或至少)約550°C、上至(或至少)約50(TC、上至(或至少)約450°C或上至(或至少)約40(TC的溫度)、化學(xué)暴露、加速壽命試驗(“ALT”)和濕度循環(huán)，并且觀察的透光度基本上沒有降低、不大于約50%的降低、不大于約40%的降低、不大于約30%的降低、不大于約20%的降低、不大于約15%的降低、不大于約10%的降低、不大于約5%的降低、或不大于約3%的降低，并且觀察的電阻(薄層電阻)基本上不增加、不大于約50%的增加、不大于約40%的增加、不大于約30%的增加、不大于約20%的增加、不大于約15%的增加、不大于約10%的增加、不大于約5%的增加、或不大于約3%的增加。這種增強的耐久性可歸因于添加劑嵌入或并入主體材料內(nèi)，使得通過主體材料的分子鏈或其它組分將添加劑物理地或化學(xué)地固持于主體材料內(nèi)部。在一些情況下，可以觀察到折曲或擠壓以增加導(dǎo)電性。
[0068]各種標(biāo)準(zhǔn)測試可用于測量耐久性，比如針對耐磨性。其中，一種此種測試是用振蕩砂子法(Oscillating Sand Method)針對透明塑料和涂層的耐磨性進(jìn)行的ASTM-F735-06標(biāo)準(zhǔn)測試方法。另一種可使用的測試是針對透明塑料對表面磨損的抵抗性進(jìn)行的ASTMD1044-08標(biāo)準(zhǔn)測試方法。又另一種可能的標(biāo)準(zhǔn)測試是通過泰伯磨耗機(Taber Abraser)針對有機涂層的耐磨性進(jìn)行的ASTM D4060-10標(biāo)準(zhǔn)測試方法。額外可使用的標(biāo)準(zhǔn)測試包括針對硬度進(jìn)行的測試，比如通過鉛筆測試對膜硬度進(jìn)行的ASTM D3363-05(2011)el標(biāo)準(zhǔn)測試方法、ASTM E384、ASTME10、對于電接觸材料硬度進(jìn)行的ASTM B277-95標(biāo)準(zhǔn)測試方法以及通過巴科爾硬度儀(Barcol Impressor)針對剛性塑料的壓痕硬度進(jìn)行的ASTM D2583-06標(biāo)準(zhǔn)測試方法。關(guān)于這些測試的進(jìn)一步細(xì)節(jié)可從ASTM International ofWest Conshohocken, Pennsylvania 獲得。其它標(biāo)準(zhǔn)化方案包括 IS015184、JIS K-5600、ECCA-T4-1, BS3900-E19, SNV37113,SIS184187、NCN5350 和 MIL C27227。
[0069]另一組測試可用于在ALT條件下測量和評估可靠性。一些行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)包括干熱(例如，85 °C /干燥)、濕熱(例如，60 V /90%RH或85 °C /85 ° RH)、干冷(例如，-30 V /干燥)、熱震(例如，每30分鐘一次的80°C—— 40°C循環(huán))。這些ALT條件可在數(shù)小時、數(shù)天、數(shù)周或數(shù)月內(nèi)進(jìn)行，并且樣品以延長的時間段或循環(huán)數(shù)量暴露于這些條件。在本文公開的透明導(dǎo)體的某些實施方式中，薄層電阻、透明度和/或霧度的變化被控制在+/-50%內(nèi)；在其它情況中，控制在+/-25%內(nèi)；在其它情況中，控制在+/-10%內(nèi)；并且在其它情況中，控制在+/-5%內(nèi)或更低。
[0070]透明導(dǎo)體的一些實施方式的另一方面是用較少量的添加劑就可達(dá)到電滲透閾值。換言之，可用較少的添加劑材料獲得導(dǎo)電性，從而節(jié)省添加劑材料和相關(guān)成本并且增加透明度。將理解，當(dāng)存在足量添加劑使電荷從一種添加劑滲漏到另一種添加劑中時，通常達(dá)到電滲透閾值，由此在至少一部分添加劑網(wǎng)絡(luò)上提供導(dǎo)電通路。在一些實施方式中，可經(jīng)由電阻相對于添加劑荷載水平的對數(shù)坐標(biāo)圖的斜率變化來觀察電滲透閾值。在一些實施方式中，由于添加劑大致限于“平面”或“平面狀”的嵌入?yún)^(qū)域中，由此使拓?fù)錈o序大幅減少并引起更高的添加劑間(例如，納米線間或納米管間)結(jié)形成的可能性，故可使用較少量的添加劑。換言之，由于添加劑被限制于主體材料中較薄的嵌入?yún)^(qū)域內(nèi)，與遍及主體材料的厚度分散相反，可大幅增加添加劑將互連并形成結(jié)的可能性。在主體材料本身是導(dǎo)電性的或半導(dǎo)的實施方式中，也可使用更少量的添加劑材料。在一些實施方式中，對于某些添加劑比如銀納米線，可在約0.0Ol μ g/cm2至約100 μ g/cm2(或更高)的范圍，比如約0.01 μ g/cm2至約100 μ g/cm2、約 10 μ g/cm2 至約 100 μ g/cm2、0.01 μ g/cm2 至約 0.4 μ g/cm2、約 0.5 μ g/cm2 至約5μ g/cm2或約0.8 μ g/cm2至約3 μ g/cm2范圍內(nèi)的添加劑荷載水平下達(dá)到電滲透閾值。這些荷載水平可根據(jù)添加劑的尺寸、材料類型、空間分散以及其它特征而變化。
[0071]另外，可使用較少量的添加劑(例如，如通過嵌入?yún)^(qū)域的厚度所證實)來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)向體相的過渡，其為表示薄層從展現(xiàn)稀疏二維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的有效材料特性到展現(xiàn)三維導(dǎo)電體相材料的有效特性的過渡的參數(shù)。通過將添加劑限制于“平面”或“平面狀”的嵌入?yún)^(qū)域，可在特定水平的太陽能通量加權(quán)的(solar flux-weighted)透光度下獲得較低的薄層電阻。此外，在一些實施方式中，由于與混入添加劑的單獨涂層或其它二級材料有關(guān)的界面缺陷的減少或消除，可減少載流子復(fù)合。
[0072]為了進(jìn)一步闡明這些優(yōu)勢，可通過拓?fù)錈o序和通過接觸電阻來表征添加劑網(wǎng)絡(luò)。從拓?fù)鋵W(xué)上看，高于添加劑的臨界密度且高于添加劑-添加劑(例如，納米線-納米線、納米管-納米管或納米管-納米線)結(jié)的臨界密度，電流可容易地從源極流到漏極。添加劑的“平面”或“平面狀”網(wǎng) 絡(luò)可以達(dá)到網(wǎng)絡(luò)向體相的過渡，其中厚度減小，按照添加劑的特征尺寸(例如，對于納米線，相對于單個納米線的直徑或全部納米線的平均直徑)表示的。例如，嵌入?yún)^(qū)域的厚度可以為特征尺寸的上至約10倍(或更大)，比如特征尺寸的上至約9倍、上至約8倍、上至約7倍、上至約6倍、上至約5倍、上至約4倍、上至約3倍或上至約2倍，以及特征尺寸的下至約0.05、約0.1、約0.2、約0.3、約0.4或約0.5倍，這允許裝置更薄，同時增加光學(xué)透明度和導(dǎo)電性。因此，在一些實施例中，本文所述的透明導(dǎo)體提供厚度為上至約nXd(按nm)的嵌入?yún)^(qū)域,在其中，定位的添加劑具有特征尺寸d(按nm),其中n=2、3、4、5或更聞。
[0073]透明導(dǎo)體的一些實施方式的另一優(yōu)勢是，對于給定的導(dǎo)電性水平，透明導(dǎo)體可產(chǎn)生較高的透明度。這是因為鑒于在指定的添加劑荷載水平下添加劑-添加劑結(jié)的高效形成、鑒于使用自身是導(dǎo)電性或半導(dǎo)的主體材料或其兩者，可使用較少的添加劑材料來達(dá)到所述導(dǎo)電性水平。將理解，薄導(dǎo)電材料(例如，以膜的形式)的透光度可表示為其薄層電阻R □和光波長的函數(shù)，如通過下面關(guān)于薄膜的近似關(guān)系所給出的:
[0074]
【權(quán)利要求】
1.透明導(dǎo)體，其包括: 導(dǎo)電性陶瓷的膜；以及 至少部分地并入所述膜中的添加劑，所述添加劑是導(dǎo)電性的和半導(dǎo)電的至少一種，并且所述添加劑的至少一種具有至少3的縱橫比。
2.權(quán)利要求1所述的透明導(dǎo)體，其中所述膜由所述導(dǎo)電性陶瓷的溶膠-凝膠前體形成。
3.權(quán)利要求1所述的透明導(dǎo)體，其中所述膜包含所述導(dǎo)電性陶瓷的至少部分熔融的納米結(jié)構(gòu)。
4.權(quán)利要求1所述的透明導(dǎo)體，其中所述導(dǎo)電性陶瓷是導(dǎo)電性氧化物。
5.權(quán)利要求4所述的透明導(dǎo)體，其中所述導(dǎo)電性氧化物是摻雜的金屬氧化物。
6.權(quán)利要求1所述的透明導(dǎo)體，其中所述透明導(dǎo)體具有不大于350Q/Sq的薄層電阻。
7.權(quán)利要求1所述的透明導(dǎo)體，其中所述透明導(dǎo)體具有不大于所述膜的固有薄層電阻的1/5的薄層電阻。
8.權(quán)利要求1所述的透明導(dǎo)體，其中所述添加劑至少部分地嵌入所述膜中并且定位在所述膜的嵌入?yún)^(qū)域內(nèi)，并且所述嵌入?yún)^(qū)域的厚度小于所述膜的整體厚度。
9.權(quán)利要求8所述的透明導(dǎo)體，其中所述嵌入?yún)^(qū)域的所述厚度不大于所述膜的所述整體厚度的30%。
10.權(quán)利要求1所述的透明導(dǎo)體，進(jìn)一步包括鄰近所述膜并且覆蓋從所述膜暴露的所述添加劑的部分的外涂層。
11.權(quán)利要求10所述的透明導(dǎo)體，其中所述外涂層包含介電材料。
12.權(quán)利要求10所述的透明導(dǎo)體，其中所述外涂層包含導(dǎo)電材料。
13.權(quán)利要求1所述的透明導(dǎo)體，其中所述添加劑包含銀納米線。
14.權(quán)利要求1所述的透明導(dǎo)體，其中所述透明導(dǎo)體的特征為在對所述透明導(dǎo)體應(yīng)用Scotch膠帶測試之后透光度的降低不大于20%和電阻的增加不大于20%。
15.包括權(quán)利要求1所述的透明導(dǎo)體的光伏裝置。
16.透明導(dǎo)體，其包括: 具有嵌入表面的陶瓷材料； 部分嵌入所述陶瓷材料并且定位在鄰近所述嵌入表面的嵌入?yún)^(qū)域內(nèi)的添加劑，其中所述嵌入?yún)^(qū)域的厚度不大于所述陶瓷材料的整體厚度的50%，所述添加劑是導(dǎo)電性的和半導(dǎo)電的至少一種。
17.權(quán)利要求16所述的透明導(dǎo)體，進(jìn)一步包括鄰近所述嵌入表面并且覆蓋從所述陶瓷材料暴露的所述添加劑的部分的外涂層。
18.權(quán)利要求17所述的透明導(dǎo)體，其中所述陶瓷材料是第一陶瓷材料，并且所述外涂層包含第二陶瓷材料。
19.權(quán)利要求18所述的透明導(dǎo)體，其中所述第一陶瓷材料和所述第二陶瓷材料是不同的。
20.權(quán)利要求18所述的透明導(dǎo)體，其中所述第二陶瓷材料具有在1.5至30的范圍中的介電常數(shù)。
21.權(quán)利要求17所述的透明導(dǎo)體，其中所述外涂層包含導(dǎo)電材料。
22.權(quán)利要求17所述的透明導(dǎo)體，其中所述外涂層的厚度為上至Iμ m。
23.權(quán)利要求17所述的透明導(dǎo)體，其中所述透明導(dǎo)體的特征為在暴露于至少400°C的溫度之后透光度的降低不大于20%和電阻的增加不大于20%。
24.權(quán)利要求16所述的透明導(dǎo)體，其中所述嵌入?yún)^(qū)域的所述厚度不大于所述陶瓷材料的所述整體厚度的20%。
25.權(quán)利要求16所述的透明導(dǎo)體，其中所述添加劑的至少一種是細(xì)長的并且具有在nm范圍內(nèi)的直徑，并且所述嵌入?yún)^(qū)域的所述厚度不大于5倍的所述直徑。
26.權(quán)利要求16所述的透明導(dǎo)體，其中所述添加劑的至少一種具有至少3的縱橫比。
27.權(quán)利 要求16所述的透明導(dǎo)體，其中所述添加劑是細(xì)長的，并且所述添加劑的縱長軸限制在相對于與所述嵌入表面對應(yīng)的水平面的-35°至+35°的角度范圍。
28.權(quán)利要求16所述的透明導(dǎo)體，其中所述透明導(dǎo)體具有至少85%的太陽能通量加權(quán)透光度和不大于20Q/Sq的薄層電阻。
29.權(quán)利要求16所述的透明導(dǎo)體，其中所述添加劑包含芯-殼納米線。
30.包括權(quán)利要求16所述透明導(dǎo)體的OLED裝置。
【文檔編號】H05B33/26GK103947002SQ201280042647
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2012年6月28日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月28日
【發(fā)明者】A·D·斯里尼瓦斯, M·R·羅賓遜, M·E·揚 申請人:英諾華動力有限公司