电极102设置在基板101上，可由导电性良好的高密度有 序导电薄膜形成。绝缘层103覆盖在栅极电极102上。该有源层104覆盖在该绝缘层103 上，可以由有序取向的一维导电纳米材料形成的稀疏薄膜和各向同性均匀的无机半导体层 共同组成，如图17。在有源层104上蒸镀源漏电极105、106形成TFT器件阵列，最后形成 保护层107覆盖在该有源层104的上表面以及源极105与漏极106的周围以隔绝大气水氧 等。
[0082] 以用有序薄膜取代有源沟道层为例，简述薄膜制备方法： 将平均直径和长度分别为120 nm和20说魅的金属纳米银线均匀分散至乙醇的质量百 分比为50 wt%的水溶液中，纳米线质量比约为0.1 wt%。在已作亲疏水处理的基板表面，进 行棒涂，待润湿/去润湿自组装行为后，沉降得到有序薄膜，但不导通(渗流以下)，作为沟道 层的传输添加材料；后续用质量百分比为〇. 05 wt%的P3HT有机半导体溶液(溶剂为邻二氯 苯）进行旋涂，同样会在亲水区域形成各向同性均匀的半导体性薄膜，然后蒸镀Au/Ti (40 nm/5 nm)电极形成欧姆接触。根据图形，如沟道的宽度尺寸大小，纳米银线的取向度(有序 度)不同。且随着宽度减小，取向度增大，FWHM变小。图形尺寸为10 μ:雖时，纳米银线的取 向度FWHM约为39°，但与尺寸为50 k Bi (FWHM=80° )薄膜所制备的TFT相比，其薄膜的总 电阻值降低约5倍，达1.2 MHz，不会使源漏电极完全短路。虽然会轻微增大器件的漏电流 大小，但增大器件的载流子迀移率的效应更为明显，相比可以提升8倍以上，可达0.03 cm2/ Vs〇[0083] 实施例11: 如图18所示，本发明将有序导电薄膜应用于制作触控面板。该触控面板包括两组具有 传感器层112的基板111 ;该两组基板111正对设置，两传感器层112之间设有一层绝缘层 113,且位于上层的一炔基板上设有一层保护层114。
[0084] 使用有序导电薄膜制作触控面板时，具体包括以下步骤： 将平均直径和长度分别为120 nm和20 的金属纳米银线均匀分散至乙醇的质量 百分比为50 wt%的水溶液中，纳米线质量比约为0.66 wt%。在已作亲疏水处理的基板表 面，进行棒涂，待润湿/去润湿自组装行为后，沉降得到有序导电薄膜，作为器件的传感层； 通过FPC贴合于外部触控IC连接。最后在基板表面贴光学胶、盖板作为保护层。通过有序 分布的透明导电薄膜代替传统的ITO制作触控面板的传感器层，既能够有效的降低制作成 本，同时可以用于制作柔性触摸屏。
[0085] 对应图形宽度从50 Pm变窄为10叫:隹:，纳米银线薄膜的取向度FWHM从80°减小 为39° (减小50%)时，电导率提高约5倍。
[0086] 实施例12 : 本发明将有序导电薄膜应用于制作太阳能电池。该太阳能电池包括基板121、导电层 122、P型半导体层123、N型半导体层124以及金属电极125。该导电层覆盖在该基板上。 该P型半导体层覆盖在该导电层上。该N型半导体层覆盖在该P型半导体层上。该金属电 极设置在该N型半导体层上。
[0087] 将有序导电薄膜应用于制作太阳能电池，具体步骤如下： 在透明基板上沉积一层导电填料有序分布的透明导电薄膜。将平均直径和长度分别为 120 nm和20關Ii的金属纳米银线均匀分散至乙醇的质量百分比为40 wt%的水溶液中，纳 米线质量比约为I. 8 wt%。在已作亲疏水处理的基板表面(分散液粘度为21. 4 mPa. S ;于 二氧化硅和CYTOP上的静态接触角分别为：29°和123° ;表面张力为77. I mN/m)，进行棒 涂，待润湿/去润湿自组装行为后，沉降得到有序导电薄膜，形成导电透明Ag/PET，然后采 用凝胶法在导电层表面沉积一层锆钛酸铅（PZT)薄膜，经过退火处理，形成多晶PZT薄膜， 然后在PZT上用磁控溅射沉积P型a-Si，形成太阳能薄膜。最后，采用磁控溅射在薄膜表 面沉积电极A1，即制成太阳能电池。通过有序分布的透明导电薄膜制作太阳能电池，可以生 产大尺寸柔性太阳能薄膜电池，同时提高太阳能电池的吸收效率。
【主权项】
1. 一种基于微沟道结构的微纳米材料有序自组装图形化方法，其特征在于，包括如下 步骤： SI.在亲水表面衬底上进行疏水处理，形成亲疏水两种界面，且两种界面间形成特定 线宽的微沟道排列结构； S2.将分散液涂覆在Sl形成的具有微沟道排列结构材料上，自发发生润湿和去润湿 的自组装行为，获得图形化的有序薄膜。2. -种基于微沟道结构的微纳米材料有序自组装图形化方法，其特征在于，包括如下 步骤：51. 在疏水表面衬底上进行亲水处理，形成亲疏水两种界面，且两种界面间形成特定 线宽的微沟道排列结构；52. 将分散液涂覆在Sl形成的具有微沟道排列结构材料上，自发发生润湿和去润湿 的自组装行为，获得图形化的有序薄膜。3. 根据权利要求1或2所述的基于微沟道结构的微纳米材料有序自组装图形化方法， 其特征在于，所述亲水表面衬底包括玻璃、石英、二氧化硅/硅片或经亲水性处理的塑料； 疏水表面衬底包括未经处理的塑料及涂覆有疏水材料的任意硬质衬底；所述亲水处理方法 包括紫外臭氧辐照或等离子体轰击；所述亲水处理材料包括氨丙基三乙氧基硅烷（APTES); 所述疏水处理材料包括十八烷基三氯硅烷、六甲基二硅胺、聚二甲基硅氧烷、聚四氟乙烯或 CYTOP 04. 根据权利要求1或2所述的基于微沟道结构的微纳米材料有序自组装图形化方法， 其特征在于，所述分散液包括如下按质量比计的组分： 强极性溶剂 50~90 wt% 弱极性或非极性溶剂 10~60 wt% 纳米填料 0? 1~3 wt%。5. 根据权利要求4所述的基于微沟道结构的微纳米材料有序自组装图形化方法，其特 征在于，所述线宽小于纳米填料的最大几何边长尺寸。6. 根据权利要求4所述的基于微沟道结构的微纳米材料有序自组装图形化方法，其特 征在于，所述分散液的粘度范围为0. 8~25. 6 cP ; 所述分散液的在衬底基板疏水区域的静态接触角需大于40° ;同时在亲水区域的静态 接触角需小于30° ;分散液的表面张力>25 mN/m。7. 根据权利要求4所述的基于微沟道结构的微纳米材料有序自组装图形化方法，其特 征在于，所述纳米填料包括一维纳米材料和二维纳米材料，所述一维纳米材料包括碳纳米 管、石墨稀带、金属及非金属纳米线、棒；所述二维纳米材料包括石墨稀及其衍生物、PEDOT : PSS、二硫化钼或氮化硼。8. 根据权利要求4所述的基于微沟道结构的微纳米材料有序自组装图形化方法，其特 征在于，所述极性溶剂包括去离子水、乙二醇、甲醇或丙酮，所述极性溶剂的极性参数大于 5 ； 所述弱极性或非极性溶剂包括乙醇、异丙醇、氯仿、四氢呋喃、甲苯或正己烷，所述弱极 性或非极性溶剂的极性参数小于5。9. 一种权利要求1至8任一权利要求所述的制备方法制备得到的图形化有序微纳薄 膜。10. 根据权利要求9所述的图形化有序微纳薄膜在制备场效应晶体管器件、传感器件 和/或太阳能电池器件中的应用。11. 一种改性衬底基板在制备微纳米材料有序自组装和导电薄膜中的应用，其特征在 于，所述改性衬底基板由衬底基板通过疏水和/或亲水处理，并进行特定线宽处理。
【专利摘要】本发明提供了一种基于微沟道结构的微纳米材料有序自组装图形化方法，所述方法为在衬底基板上进行亲水或疏水处理，形成亲疏水两种界面，且两种界面间形成特定线宽的微沟道排列结构；然后将分散液涂覆在上述微沟道排列结构材料上，自发发生润湿和去润湿的自组装行为，获得图形化薄膜。本发明所述图形化方法通过亲疏水两种界面对分散液的不同接受程度，实现纳米材料在亲水图案区域的有序沉降，同时可以实现低维纳米材料的有序度调控，且本发明获得的有序薄膜应用于制备场效应晶体管器件、传感器件制备及太阳能电池器件制备，其特征性能均得到有效提升。
【IPC分类】H01L31/0224, B81B1/00, B82Y30/00, G06F3/041, H01L27/12, B81C1/00, H01L29/423, H01B5/14
【公开号】CN105152125
【申请号】CN201510485096
【发明人】刘川, 曹武, 杨柏儒
【申请人】中山大学
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年8月10日