带有融合金属纳米线的透明导电电极、它们的结构设计及其制造方法
【专利摘要】本发明揭示了一种具有融合金属纳米线的透明导电电极及其制造方法。所述融合纳米线的接合点的结深度小于单个金属纳米线的直径之和。
【专利说明】带有融合金属纳米线的透明导电电极、它们的结构设计及其制造方法
【技术领域】
[0001]本专利申请大体上涉及透明电极的结构及其制造方法的【技术领域】，尤其涉及制备金属纳米线网络中具有融合接合点的透明电极的【技术领域】。
【背景技术】
[0002]铟锡氧化物(ΙΤ0)作为一种传统的透明电极的透明导电体已经被广泛应用在科研领域，但是它在大规模生产工艺中存在很多缺点。首先，为了制作电极，ITO是被真空沉积在基材上，但是该真空沉积工艺比较昂贵且产量低。其次，在大多数的应用中，为了确保电气性能，ITO的厚度需要达到150纳米或更厚，然而在这样的厚度下，ITO薄膜会变脆从而使之不适合于需要大面积或柔性基板的应用中。再次，为了实现良好的导电性和清晰度，ITO薄膜需要在高温下进行退火处理，最好是超过20(TC，从而限制了其在诸如玻璃等耐高温基材上的应用。由于聚合物的软化点比较低，大多数基于聚合物的ITO薄膜不能同时经受为了实现高导电性和透明性的退火温度。因此，随着电光应用扩展到例如三维显示和太阳能电池等更新颖和奇特的功能，有必要设计出一种光电性能优于或者能够与ITO媲美的替代性的透明电极，但是该透明电极适合大面积柔性基板且可以通过廉价高产的方式进行制造。
[0003]因为其制造成本低、适合量产且导电性和透明性等性能优良，包含可印刷金属纳米线的透明导电电极已经被成功的证明是一种替代产品。
[0004]然而，网络化的金属纳米线，其整个薄膜具有均匀的导电性，与ITO薄膜是不同的。网络化的金属纳米线的电极具有多个金属纳米线，包含金属纳米线铺设在彼此的顶部上或者相互交叉的区域。研究发现，减少金属纳米线的接合点能够显著降低导电膜的薄层电阻。
[0005]通常，当两个纳米线叠加在一起时就会产生交叉。其高度等于两个纳米线的组合高度，即直径。例如，导电金属纳米线网络包含直径为dl的第一金属纳米线和直径为d2的第二金属纳米线，那么在所述金属纳米线的网络中，第一和第二金属纳米线交叉而形成接合点，且接合点高度(J12)等于dl + d2。在图5所示的另一实例中，导电电极包括多个金属纳米线，网状金属纳米线包括直径为dl的第一金属纳米线、直径为d2的第二金属纳米线、以及直径为d3的第三金属纳米线。在金属纳米线网络中，第一、第二和第三金属纳米线交叉形成接合点，且该接合点高度J13等于每个金属纳米线的高度(即直径)之和，S卩，J13 = dl+ d2 + d3。如图1所示,第一、第二和第三金属纳米线都具有相同的直径(dl = d2 = d3 = d),那么接合点高度J13其实就等于3d。
[0006]研究发现，为了减小薄层电阻，单独的高温退火是不能有效的熔化金属纳米线接合点。例如，在150-200°C的工艺条件下对干膜进行退火，不会改变已经形成的接合点，导电薄膜的薄层电阻仍高达1000欧姆以上。
[0007]正如碳纳米管【技术领域】中已经教导的那样，采用一个导电聚合物将两个线粘贴起来；或者正如坎布利欧(Cambrios)的美国专利公开20110285019和美国专利8049333中教导的那样，采用高压来压扁接合点，对改变纳米线接合点都已被证明是有效的。在美国专利公开20110285019和美国专利8049333中，除了高温退火，采用诸如高压力等外部宏观力来压平接合点，以实现降低薄层电阻。然而，该方法存在很多缺陷。首先，由于纳米线很容易受到损害，例如在高温和高压下产生的物理变形和/或热氧化。其次，所利用的外力不仅仅按压在金属纳米线结合点上，也按压在整个薄膜上。考虑到纳米线的微小尺寸，它需要非常光滑和平坦的衬底表面，以确保所施加的力作用在接合点上。否则，很可能出现除了接合点之外，其他纳米线的长度也被按压变形或压扁，从而造成不必要的稳定性问题。
[0008]鉴于上述情况，有必要发明出一种在交叉点来连接纳米线更好的方法。
【发明内容】
[0009]本发明揭示了一种透明导电电极，其包括基板以及位于所述基板上的基本单层。所述单层包括直径为dl的第一金属纳米线和直径为d2的第二金属纳米线。其中，所述第一和第二金属纳米线相交形成一个融合接合点。该接合点的深度为J12，其中，J12〈(dl+d2)，J12 >dl 且 J12>d2。
[0010]本发明还揭示了一种透明导电电极的制造方法，所述透明导电电极包括在网络中的多个金属纳米线，所述网络包括融合的金属纳米线接合点，该制造方法包括如下步骤:
提供一个基板；和
在所述基板上形成一个包含金属纳米线网络的基本单层；以及 在相邻的金属纳米线之间形成若干融合的金属纳米线接合点。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]为了更清楚的理解本发明的实施例，以下结合附图进行详细描述，其中:
图1是一根金属纳米线的剖面示意图；
图2是一个例子中两根金属纳米线相交所形成的剖面示意图；
图3是现有技术的一个例子中两根金属纳米线相交所形成扁平剖面的剖面示意图；
图4a至图4b是本发明的一个例子中两根金属纳米线相交所形成融合接合点的剖面示意图；
图5是一种导电透明电极的剖面的扫描式电子显微镜(SEM)图像，其中三根金属纳米线一个布置在另一个的顶部；
图6显示了一种经过压力处理之后导电层的SEM图像，其中交叉点具有一个类似现有技术中的扁平横截面；
图7显示了一种导电层的SEM图像，其具有融合接合点的金属纳米线，其中接合点的深度小于单独两根金属纳米线的直径之和。
【具体实施方式】
[0012]在下文中，透明导电电极的选定实施例将参照附图进行描述。本领域技术人员可以理解，下面的描述仅是示范目的，而不应被解释为对本发明的限制。本揭示内容范围内的其它变化也是适用的。
[0013]“可选的”或“可选地”是指随后描述的情况可能发生或可能不发生，因此无论该情形发生的情况和该情形没有发生的情况均被包含在该描述中。
[0014]在本发明的范围内，在某些情况下，“顶部”是指位于在一个图形或一个堆叠中的最高位置。“俯视图”是指观察者从上往下看到的内容。在某些情况下，底部电极是指其它装置建立在它的上面，而顶部电极是指位于堆叠装置顶部的电极。
[0015]单层
在本发明的一个实施例中，透明导电电极(TCE)包括一个基板和一个具有纳米线的单一导电层。可选地，所述导电层还包括扩散导电材料，例如ΙΤ0。可选地，所述导电层还包括一个基质，它包括导电聚合物或不导电聚合物。“基质”是指金属纳米线分散在或者嵌入在其中的一种固态材料。部分纳米线可以凸出基质材料，以允许进入该导电网络。该基质可以是为了金属纳米线的一台主机，并提供了所述导电层的物理形式。所述基质可以保护金属纳米线抵抗环境因素的不利影响，例如腐蚀和磨损。此外，所述基质可以提供具备良好的物理和机械性能的导电层。例如，它可以提供对所述基板的附着力。在一个实施例中，所述基质是有机材料，它提供了一种柔性基质，与聚合物基板相容。在另一个实施例中，所述基质是与玻璃基板更相容的金属氧化膜。所述基质可以是折射率匹配层。所述基质可以提供抗反射和防眩光性能的透明导电电极。
[0016]本说明书中所使用的“单层”或“主要单层”一般是指小于150纳米，也就是约三纳米线的厚度。更通常地，“单层”或“主要单层”一般是指小于100纳米，也就是约双纳米线的厚度。优选地，“单层”或“主要单层”通常是指50纳米或更小，也就是约一纳米线的厚度。在各种实施例中，纳米线的宽度或直径是在10纳米至40纳米，20纳米至40纳米，5纳米至20纳米，10纳米至30纳米,40纳米至60纳米,50纳米至70纳米的范围内。
[0017]纳米线
在本发明的实施方式中，纳米线呈圆筒状，具有如图1所示的直径d和长度L。纳米线的长高比为L/d。纳米线的合适的长高比为10至100000。在一个优选的实施例中，所述纳米线的长高比大于1000，以便提供一个透明导电膜。因为纳米线越长和越薄越能够实现更高效的导电网络，同时能够以较低整体密度的导线获得较高的透明性。
[0018]金属纳米导线
正如本领域中已知的那样，导电纳米线包括金属纳米线和非金属纳米线。一般而言，“金属纳米线”是指一种金属丝，包括金属元素和金属合金。“非金属纳米线”包括，例如，碳纳米管(CNT)，导电聚合物纤维等等。
[0019]在本发明的实施方式中，金属纳米线是指基本上是金属元素和金属合金。可选地，所述金属纳米线可具有少于5-10% (按摩尔计)的金属氧化物。作为纳米线合成的杂质或缺陷的金属氧化物可以存在于金属纳米线的壳或芯中。
[0020]在本发明的实施方式中，金属氧化物纳米线是指在纳米线基本上是金属氧化物。可选地，由于不完全氧化或任何其他原因，所述金属氧化物纳米线可具有小于5-10% (按摩尔计)的金属元素。
[0021]在本发明的实施方式中，混合纳米线是指金属/金属氧化物纳米线，其中所述纳米线具有同时作为主要成分的金属元素和金属氧化物。金属/金属氧化物的混合纳米线可以包括40% (摩尔百分比)的金属氧化物和60% (摩尔百分比)金属元素。金属/金属氧化物的混合纳米线可以包括60% (摩尔百分比)的金属氧化物和40% (摩尔百分比)金属元素。
[0022]金属纳米线的导电性
一种单一的金属纳米线必须在两个不同的电性终端之间延伸，以形成从一个终端到另一个终端的导电路径。术语“终端”包括阴极、或阳极、或任何其它电性连接的起点和终点。通常地，金属纳米线越长，导电路径就越长；导电电极的导电性越好，其薄层电阻就越低。在一个给定区域中的金属纳米线越多，所述导电电极的薄层电阻就越低。为了同时实现高导电性的电极和高度透明的薄膜，所述金属纳米线优选的是细长形的。
[0023]然而，制造具有超长和超薄的导电膜不仅实验上具有挑战性，而且可能会导致薄膜较脆。在本发明电极的导电层中，多根金属纳米线的导电层形成一个网络。在该网络中，一个纳米线可以通过缠绕的方式或者松散地穿过而与相邻的纳米线相关联。当一个纳米线以接近的方式与另一个纳米线相关联时，电荷可能或者不能从一个纳米线跳跃到另一个纳米线。而在所述网络中，一个纳米线可以通过相交叉而连接到相邻的纳米线。当一个纳米线连接到另一个纳米线时，就形成了接合点并且使这些纳米线的导电路径相互连通。
[0024]立体交叉接合点，扁平接合点对比融合接合点
图2和图5显示出了立体交叉接合点的例子。图3至图4b以及图7显示了融合接合点的例子。图6是美国专利公开20110285019在SEM图像下所显示的扁平接合点。
[0025]图2至图4b示意性地显示了金属纳米线连接接合点的三个例子。图2显示的第一种连接接合点是一个立体交叉接合点，其中一个纳米线铺设在其他纳米线之上，且这两个纳米线之间没有空隙或基质材料。这两个纳米线在交界处形成了一个靠近界面，但是大部分的金属纳米线基本上还是彼此分离的。图3显示的第二种连接接合点是一个扁平接合点，其中两个纳米线之间的交叉点是平的。图4a和图4b显示的第三连接接合点是一种融合接合点，其中一个纳米线与另一个纳米线相交叉，纳米线的至少一部分被融合到对方。
[0026]本发明涉及一种导电电极，其包括一个基板和一个基本上的单一导电层。所述导电层包括通过网络连接在一起的多根金属纳米线。这些金属纳米线彼此通过多个不同的连接点相互连接在一起，从而形成从一个终端到另一个终端的导电路径。这些纳米线包括通过网络连接在一起的第一纳米线和第二纳米线。在所述导电纳米线网络中，所述第一纳米线与第二纳米线是相关联的。在所述导电纳米线网络中，所述第一纳米线与第二纳米线是相连接的。当所述第一纳米线被连接到所述第二纳米线时，它们的导电路径也就被连接，熔融或融合在一起。所述第一纳米线的直径为dl。所述第二纳米线的直径为d2。交界处的接合点的高度是J12，也就是从一个纳米线的外部边界到其他纳米线的外部边界的距离是J12。在所述网络中，当所述第一纳米线与所述第二纳米线是相关联时，J12的值大于单个纳米线直径之和(dl + d2)。在所述网络中，当所述第一纳米线与所述第二纳米线相连接时，J12的值等于或大于单个纳米线的直径，但是小于单个纳米线直径之和(dl+d2)。
[0027]美国专利公开20110285019和美国专利8049333揭示了平坦的或扁平的交叉点。通过对接合点或交叉点进行加压或者高温使之扁平化，以减少电极的薄层电阻。按照美国专利公开20110285019和美国专利8049333所揭示的内容，该交叉点或者两个纳米线的交叉接合点必须通过压力挤压，使金属纳米线发生宏观物理变形，最终得到平坦的交叉点。
[0028]另外，美国专利公开20110285019和美国专利8049333所揭示的方法中，通过一根滚轴对所述透明导电电极进行滚轧从而压扁所述接合点，要受到基板表面粗糙度的支配。使用外部压力来压平所述接合点，该压力会被压辊和基板的表面粗糙度相抵消，且两个表面之间的共形接触是难以控制的。
[0029]与此相反，本发明提出了通过具有融合接合点的纳米线来获得低薄层电阻的电极，其中所述融合接合点不需要变形/平坦表面。另外，无需施加压力就能将一个纳米线融合到另一个纳米线中。
[0030]本发明还揭示了一种制造透明导电电极的方法，其包括提供一个基板；和在所述基板上形成一个包含金属纳米线网络的主要单层；以及在相邻的金属纳米线之间形成若干融合的金属纳米线接合点。
[0031]在相邻的金属纳米线之间形成融合金属纳米线接合点的方法包括，在圆柱形曲率处液相烧结两个纳米线。
[0032]在相邻的金属纳米线之间形成融合金属纳米线接合点的方法还包括在接合弯曲处，通过连续溶解和在纳米线交叉点再沉淀银原子的方式来仔细控制干燥空气，表面张力和毛细压力。
[0033]本发明的方法利用了颗粒间的作用力，这比诸如用以压扁所述金属纳米线的高压轧辊等宏观力，来得更加显著，数量级更高，更为有效。此外，微观力仅仅集中作用在交叉点/交换点上，且完全独立于所述基板的曲率或所述基板的表面粗糙度。
[0034]在本发明的一个实施例中，形成融合纳米线接合点的方法步骤包括:在第一溶剂中制备包含金属纳米线的油墨溶液；在所述基板上形成具有交叉点的金属纳米线网络；干燥去除所述第一溶剂以形成纳米线薄膜；将所述纳米线薄膜放置在充满第二溶剂的空气中；在所述交叉点上，控制所述金属纳米线的连续溶解和再沉淀过程，并且烘干所述纳米线薄膜以形成导电薄膜。在一个实施例中，所述第一溶剂和第二溶剂是相同的溶剂。在另一实例中，所述第二溶剂是两种溶剂的混合。
[0035]在本发明的另一实施例中，形成融合纳米线接合点的方法步骤包括:在第一溶剂中制备包含金属纳米线的油墨溶液；在所述基板上形成具有交叉点的金属纳米线网络；通过在第一温度下降低第一溶剂的蒸发速率以形成融合的金属纳米线接合点；在第二温度下对具有融合的金属纳米线接合点的薄膜进行退火。
[0036]涂布方法
正如本说明书中所指出的那样，所述透明导体可以由很多方法来制备，例如，片材涂布、网状涂布、印刷和层压。片材涂布适用于在任何基板上，尤其是硬质基板上，涂覆一层导电层。网状涂布已经被应用在纺织和造纸工业的高速(高通量)涂布中。它与透明导体制造中的沉积(涂布)过程相兼容。网状涂布使用常规设备和可以完全自动化，从而大大降低了制造透明导体的成本。特别是，网状涂布能够在柔性基板上产生均匀的和可再生的导电层。工艺步骤能够在一个完全整合的生产线或者作为独立的操控连续运行。美国专利公开20110285019中揭示的湿涂布技术和程序的进一步的细节也可以在本发明中采用。
[0037]可选地，包含交叉点的所述第一金属纳米线网络，除了湿涂布技术之外，也可以通过其他方法被沉积到基板上；并且通过控制对交叉点或者接合点的溶解和再沉淀过程，可以基于空气，在所述溶剂中形成所述融合接合点。
[0038]纳米线的尺寸
在本发明的实施方式中，在一个示例中，所述网络中或在所述融合接合点中的金属纳米线具有大致相同的直径。因此，在第一和第二纳米线的直径分别为dl和d2的情况下，第一和第二纳米线之间的融合接合点的高度J12〈2dl=2d2。
[0039]诱明度
当所述网状金属纳米线的主要单层具有优选的厚度时，所述透明导电电极具有优异的光学透明度。在一个实例中，所述透明导电电极具有至少大于80%的光透射率在400纳米-1000纳米的波长范围内。在一个优选实施例中，所述透明导电电极具有至少大于90 %的光透射率在400纳米-1000纳米的波长范围内。在一个更优选的实施例中，所述透明导电电极具有至少大于95%的光透射率在400纳米-1000纳米的波长范围内。
[0040]本发明中的透明导电电极的雾度值是在大于10 %至小于0.6 %的范围内是可调的，这取决于最终的应用。在本发明的一个实施例中，所述透明导电电极的雾度大于10%。在本发明的另一个实施例中，所述透明导电电极的雾度小于0.6%。在一个实施例中,通过调节金属纳米线的长宽比，可以得到具有超低雾度的薄膜。在另一个实施例中，所述超低雾度是通过采用折射率匹配材料作为基质来实现的。在又一个实施例中，所述超低雾度是通过使用折射率匹配作为一个单独的层来实现的。
[0041]导电件
本发明中的透明导电电极是为了光电装置而发明的。单一导电层的设计以及在网络中的融合接合点的设计都是为了同时提高在平面内方向和平面外方向上的导电性。最终，所述导电薄膜的薄层电阻大大降低。在一个实施例中，所述透明导电电极每平方的电阻大约为或者小于200欧姆。在另一个实施例中，所述透明导电电极每平方的电阻大约为或者小于300欧姆。在本发明的另一实施例中，所述金属纳米线网络的薄层电阻在0.1欧姆/平方至1000欧姆/平方的范围内是可调的。
[0042]纳米线的化学成分
在本发明中，纳米线可以由从各种导电材料或者任何贵金属元素等中的一种或多种材料组成。在元素周期表中，可以用来作为金属纳米线的化学成分包括，但不限于，铜(Cu)、银(Ag)、金(Au)、铝(Al)、镍(Ni)、铅(Pd)、钼(Pt)或者它们的组合。可以在纳米线网络中使用的金属可以进一步包括镀银铜，镀金银或镀金铜。所述纳米线也可以由，例如但不限于，锌、钥、铬、钨、钽、金属合金、或者类似物当中的一种或多种材料组成。在本发明中，一些不优选的实例中的纳米线可以包括金属氧化物。
[0043]在本发明的一个实施例中，所述金属纳米线网络自始至终仅由一种化学成分组成。在本发明的另一个实施例中，所述金属纳米线网络由多种化学成分的混合物组成。在一个实施例中，所述化学成分的混合物包括金属或金属氧化物。在另一实施例中，所述化学成分的混合物包括具有不同电性性能的化合物，例如导电性。在另一实施例中，所述化学成分的混合物包括具有不同光学性质的化合物，例如光学透明性或折射率。
[0044]在本发明的一个实施例中，所述纳米线可进一步包括防腐蚀涂层或抗反射涂层。
[0045]形状或几何结构
在上述举例中，例子或者本发明所公开的实施例中，所述纳米线被描述为具有至少一个端部或长度。该描述主要用于便于讨论，但应当理解，任何几何形状，例如不同的长宽比的杆、狗骨形、圆形颗粒、长椭圆形的颗粒、不同的几何形状的单个或多个组合、或其它能够形成金属网的颗粒结构也可以用于本发明。[0046]某板
在本发明的一个实施例中，所述基板是刚性基板。所述刚性基板是玻璃。在一些实施例中，所述玻璃具有大于1.5的折射率。在一些实施例中，所述玻璃具有大于1.7的折射率。
[0047]在本发明的另一个实施例中，所述基板为包括聚合物的柔性基板。这种聚合物包括但不限于，聚酰亚胺(PI)、聚酰胺、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚砜(PES)、聚醚酰亚胺(PEI )、聚萘(PEN)、聚酯(PET)、相关的聚合物、金属化塑料、和/或上述材料和/或类似材料的组合。
[0048]在更优选的实施例中，所述聚合物基板具有阻隔性能。在一个实施例中，所述基板是氧渗透速率比小于10_2g/m2/天的一片阻挡膜。在另一个实例中，所述基板是水分渗透速率比小于10_2g/m2/天的一片阻挡膜。在又一实施例中，所述基板是水分渗透速率比小于10_6g/m2/天的一片阻挡膜。
[0049]在又一实施例中，所述基板是弯曲的或柔性的基板。
[0050]在又一个实施例中，所述基板具有正常的几何形状。这种几何形状包括手机、平板电脑、电视、电子书、窗户和太阳能电池的几何形状。在又一实施例中，该基板具有不规则的几何形状，包括星形、锥形和球形等。
[0051]电极在装置中的位置
本发明中的透明导电电极被最终用于电光学装置。诸如透明度等光学性能和导电性等电学性能，使本发明的透明导电电极广泛适用于各种应用中。在一个实施例中，所述透明电极为位于一个装置顶部的电极。在另一个实施例中，所述电极为位于一个装置的底电极。在又一实施例中，所述电极为层叠装置的电极。
[0052]方法
在一方面，本发明还揭示了一种透明导电电极的制造方法，所述透明导电电极包括在网络中的多根金属纳米线，所述网络包括融合的金属纳米线接合点，该制造方法包括如下步骤:
提供一个基板；和
在所述基板上形成一个包含金属纳米线网络的主要单层；以及 在相邻的金属纳米线之间形成若干融合的金属纳米线接合点。
[0053]在一个实施例中，形成透明导电电极的主要单层的方法包括如下步骤:
在表面活性剂的存在下，通过在水中混合纳米线来制备油墨溶液；
将所述油墨溶液涂布到基板上以形成涂膜；
在周围环境中干燥所述涂膜；以及 在80°C _150°C之间的温度下对所述涂膜进行退火。
[0054]上述方法还包括将所述涂膜放置在酸性环境中的步骤。
[0055]随后，上述方法还包括将所述涂膜放置在碱性环境中的步骤。
[0056]在另一个实施例中，形成透明导电电极的主要单层的方法包括如下步骤:
在表面活性剂的存在下，通过在水中混合纳米线来制备油墨溶液；
将所述油墨溶液涂布到基板上以形成涂膜；
在去除涂膜中的溶剂之前，将所述涂膜放置在酸性环境中；以及 在80°C _150°C之间的温度下对所述涂膜进行退火。
[0057]优选地，上述方法还包括在将所述涂膜放置在酸性环境中之后，再将所述涂膜放置在碱性环境中。
[0058]酸性环境包括能够将元素态金属转换为它们的氧化态，和可溶于溶剂或溶剂的混合物的所有化学环境。在一个实施例中，所述透明电极中的金属纳米线是银；用于制备油墨溶液的溶剂是水；所述酸性环境包括乙酸、甲酸以及它们的组合。可选地，所述油墨溶液包含粘合剂，例如纤维素。可选地，所述油墨溶液包含醇作为溶剂。可选地，所述油墨溶液包含水和醇的混合物作为溶剂。可选地，所述酸性环境包括多种酸，其中至少一种酸是有机酸。
[0059]基本环境包括能够将氧化态或盐态的金属转化到元素态的所有化学环境。在一个实施例中，所述透明电极中的金属纳米线是银；用于制备油墨溶液的溶剂是水；所述基本环境包括氨和水。可选地，所述油墨溶液包含粘合剂，例如纤维素。可选地，所述油墨溶液包含醇作为溶剂。可选地，所示油墨溶液包含水和醇的混合物作为溶剂。可选地，所述碱性环境包括多种碱，其中至少一种碱是有机碱。
[0060]本发明还揭示了一种透明导电电极的制造方法，所述透明导电电极包括在网络中的多根金属纳米线，所述网络包括融合的金属纳米线接合点，该制造方法包括如下步骤:
提供一个基板；和
在所述基板上形成一个包含金属纳米线网络的主要单层；以及 在相邻的金属纳米线之间形成若干融合的金属纳米线接合点。
[0061]在另一方面，本发明还揭示了一种透明导电电极的制造方法，所述透明导电电极包括在网络中的多根金属纳米线，所述网络包括融合的金属纳米线接合点，该制造方法包括如下步骤:
提供一个基板；和
在所述基板上形成一个包含金属纳米线网络的主要单层；以及 采用液相烧结过程形成若干金属纳米线接合点。
[0062]在液相烧结过程中包括一个关键步骤，即溶液再沉淀步骤，其中一些金属元素被转化为盐并溶解，以及部分溶解的金属盐沉淀出来以形成金属粉末。所述液相烧结过程进一步包括向所述金属纳米线中烧结所述金属粉末。
[0063]所述液相烧结是扩散控制过程。
[0064]可选地，所述液相烧结还包括重新排列所述金属纳米线的过程。
[0065]试骀 对比试骀
银纳米线的制备配方是通过混合0.3克纳米线、99.6克水、0.1克纤维素和0.01克表面活性剂。然后，将溶液纺丝涂布在PET基板上，以转速800 rpm离心30秒，并在室温下进行10分钟进行空气烘干。然后，进一步在120°C的烘箱中再干燥3分钟。以上制得样品的薄层电阻仍然大于50K欧姆/平方，并且线对线交叉点的SEM图像如图5所示。
[0066]实验程序引起液相烧结
银纳米线的制备配方是通过混合0.3克纳米线、99.6克水、0.1克纤维素和0.01克表面活性剂。然后，将前述溶液纺丝涂布在PET基板上，以转速800 rpm离心30秒。代替在室温下进行空气干燥，在本实施方式中，它被移动到充满乙酸和甲酸的混合物的酸性气氛中蒸发30秒至3分钟，然后被移动到含有氨和水的基本气氛中蒸发5分钟。然后，进一步在120°C的烘箱中再干燥3分钟。以上制得样品的薄层电阻约100欧姆/平方，并且线对线交叉点的SEM图像如图7所示。
[0067]本领域技术人员可以理解，上述描述仅是示范目的，以上描述的实施例仅是很多可能的实施例中的一些。其它变化也是适用的。
[0068]本说明书中对“一个实施例”，“一实施例”、“示例实施例”等的任何引用，指的是一个特定的特征、结构、或者与实施例相关的特性被本发明至少一个实施例进行了描述。在说明书中不同地方出现的这类短语不一定都是指相同的实施例。此外，当一个特定的特征、结构、或者特性结合任何实施例进行了说明，应当认为在本领域技术人员的能力范围内，这种特征、结构、或者特性亦可结合其他实施例。此外，为了便于理解，某些方法的程序可能已经被描绘为单独的程序，但是，这些分开描绘的程序根据它们的性能不应该被解释为必须依赖于顺序。也就是说，一些程序可能能够在另外的顺序中执行，或者同时执行等。此外，示范性图表显示了根据本发明实施例的各种方法。本说明书中所述揭示的这样示例性方法的实施例也可以被应用到相应装置的实施例中。然而，该方法的实施例不应局限于此。
[0069]以上实施例仅用于说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，所属【技术领域】的技术人员仍然可以对本发明进行修改或者等同替换，而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，均应涵盖在本发明的权利要求范围内。在本发明的说明书中，术语“优选地”是非排他性的，意思是“优选，但不限于”。权利要求中的术语应当给予其与本说明书中总的发明构思阐述相一致的最广泛的解释。例如，术语“耦合”和“连接”(及其类似术语)用于意味着直接和间接连接/耦合。再例如，“具有”、“包含”及其类似用语与“包括”是同义词(以上举例均被认为是“开放式”术语)。仅词语“由…组成”和“基本上由…组成”应视为“封闭式”术语。权利要求不必然根据112第六段进行解释，除非短语“ 手段方式”和出现在权利要求中的相关功能无法叙述能够实现该功能的充分结构。
【权利要求】
1.一种导电电极，其包括: 基板；以及 位于所述基板上的主要单层，所述单层包括直径为dl的第一金属纳米线和直径为d2的第二金属纳米线，其中所述第一和第二金属纳米线相交形成一个融合接合点，该融合接合点的深度为 J12，其中，J12 =< (dl + d2)，J12 > dl 且 J12 > d2。
2.如权利要求1所述的导电电极，其特征在于:所述金属纳米线为银纳米线。
3.如权利要求1所述的导电电极，其特征在于:所述金属纳米线的长高比大于1000。
4.如权利要求1所述的导电电极，其特征在于:所述金属纳米线的直径小于50纳米。
5.如权利要求1所述的导电电极，其特征在于:所述导电电极包括具有基质的导电层。
6.如权利要求1所述的导电电极，其特征在于:所述基质的材料为无机材料。
7.如权利要求1所述的导电电极，其特征在于:所述纳米线是表面官能团。
8.如权利要求1所述的导电电极，其特征在于:所述导电电极的薄层电阻在I欧姆/平方至1000欧姆/平方的范围内。
9.如权利要求1所述的导电电极，其特征在于:所述导电电极具有至少80%的透光率。
10.如权利要求1所述的导电电极，其特征在于:所述导电电极的雾度值在0.1-10.0的范围内是可调的。
11.如权利要求1所述的导电电极，其特征在于:所述基板是玻璃。
12.如权利要求1所述的导电电极，其特征在于:所述基板是柔性的。
13.如权利要求1所述的导电电极，其特征在于:所述导电电极还包括抗反射层、抗眩光层、粘合剂层、阻挡膜、硬涂层、或保护膜当中的一种或者多种。
14.一种显示装置，其包括具有导电层的至少一个透明电极，所述导电层包括若干金属纳米线，其中所述金属纳米线交叉并形成金属纳米线网络，所述金属纳米线网络包括纳米线接合点，所述纳米线接合点的深度小于等于单个金属纳米线的直径之和。
15.如权利要求14所述的显示装置，其特征在于:所述显示装置是触摸屏、液晶显示器、或者平板显示器。
16.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于:所述金属是银。
【文档编号】B82Y30/00GK104011804SQ201480000277
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年1月22日 优先权日:2014年1月22日
【发明者】潘克菲 申请人:苏州诺菲纳米科技有限公司