导电薄膜和包括其的电子器件的制作方法_3

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系。图1为显不具有1:2的组成 比并且属于具有P6/mmm(191)空间群的六方晶系的基于棚化物的材料的原子排列的示意 图。该原子排列可基于相应材料的原子排列信息通过Vesta程序检验,并且此处,所述原子 排列信息得自无机化合物数据库广ICSD")。所述导电薄膜具有优异的氧化稳定性。例如, 当在约25°C下暴露于空气大于或等于约60天或者甚至大于或等于约120天时,所述导电薄 膜可保持所述层状晶体结构。
[0112] 参照图1,由化学式1表示的二棚化物化合物具有其中金属层和棚层交替堆叠的 原子排列。由化学式1表示的棚化物化合物具有层状结构并且包括金属键、共价键、和离子 键。特别地,金属层和棚层具有弱的离子键,并且因此它们的单元结构层可相对容易地层离 和剥落。例如,具有层状晶体结构的化学式1的棚化物化合物可具有如表4中所示的层间 断裂(cleavage)能。
[011引表4
[0114]
[0115] 参照表4,化学式1的二棚化物化合物证明具有低的断裂能并且因此可通过例如 液相剥落等的方法制造成纳米薄片,并且所述纳米薄片可制造成具有高的导电性和高的光 透射率的薄膜。
[0116] 根据一种实施方式,所述导电薄膜(例如,透明导电薄膜)可通过如下获得:准备 由化学式1表示的金属二棚化物化合物的原材料、由其制备的多晶或单晶块状材料(例 如,般烧体)、或者由所述块状材料获得的粉末,并且对其进行沉积等。替代地,所述导电薄 膜可通过如下获得:将所述块状材料粉末进行液相剥落W提供纳米片并且将所获得的纳米 片形成为薄膜。
[0117] 所述金属二棚化物化合物的原材料可包括各元素和包含各元素的化合物。例如, 所述原材料可包括Au、A1、Ag、Mg、化、佩、Y、W、V、Mo、Sc、化、Mn、Os、Tc、Ru、Fe、Zr、或Ti。 例如,所述原材料可包括棚粉末。
[0118] 所述多晶块状材料可从W上原材料根据石英安飯方法、电弧烙融方法、固相反应 等审备。
[0119] 例如,石英安飯方法包括将原材料引入到石英管或者由金属制成的安飯中并且将 其在真空下密封,和对其进行加热W进行固相反应或烙融过程。
[0120] 电弧烙融方法包括将原材料元素引入到腔室中并且在惰性气体(例如,氮气或氣 气)气氛下进行电弧放电W使原材料元素烙融,和使其凝固。所述原材料可为粉末或块状 材料(例如,粒料)。如果期望,可将原料粉末在单轴方向上模塑为块状材料。电弧烙融方法 可包括电弧烙融至少两次,并且所述电弧烙融是通过使粒料上下翻转W对所述粒料均匀地 热处理而进行的。在电弧烙融期间,可施加电流而没有特别的强度限制,但是电流可具有大 于或等于约50安培(A)例如大于或等于约200A的强度。电流强度可小于或等于约350A、 例如小于或等于300A,但是不限于其。
[0121] 固相反应可包括将原料粉末混合W提供粒料和对所获得的粒料进行热处理,或者 对原料粉末混合物进行热处理W提供粒料和对其进行烧结。
[0122] 所获得的多晶块状材料可通过烧结等而被高度致密化。所述高度致密化的材料可 用作用于测量电导率的试样。所述高度致密化可通过热压方法、火花等离子体烧结方法、热 锻造方法等进行。所述热压方法包括将粉末化合物施加到具有预定形状的模具中和将其在 例如约300°C-约800°C的高溫和例如约30帕斯卡(Pa)-约300兆帕斯卡(MPa)的高压下 成型。所述火花等离子体烧结方法包括向粉末化合物在高的压力下施加高的电压电流,例 如,在约30MPa-约SOOMPa的压力下施加约50A-约500A的电流,W将材料烧结短的时间。 所述热锻造方法可包括将粉末化合物在例如约300°C-约700°C的高溫下压缩和烧结。
[0123] 所述单晶材料可通过提供晶锭或者生长单晶而获得。所述晶锭可通过如下获得: 将相合(congruent)烙融材料在高于所述材料的烙点的溫度下加热,然后将其缓慢冷却。 例如,将原材料混合物引入到石英安飯中,在将所述安飯在真空下密封之后使所述原材料 混合物烙融,然后将烙融的混合物缓慢冷却W提供晶锭。可通过调节烙融的混合物的冷却 速度控制晶粒尺寸。单晶生长可通过金属烙剂方法、Bridgman方法、光学浮区方法、气相传 输(vaportransport)方法等进行。金属烙剂方法是包括如下的方法:将原料粉末在相蜗 中与额外的烙剂一起在高溫下烙融,和将其缓慢冷却W在预定溫度下生长晶体。化idgman 方法包括将原材料引入到相蜗中并将其在高溫下加热直至在相蜗的末端处原材料融化,然 后使高溫区缓慢地移动并且使样品局部地融化W使整个样品通过所述高溫区,W生长晶 体。光学浮区方法是包括如下的方法:将原材料元素成型为棒状巧晶棒(seedrod)和进料 棒(feedrod),通过将灯光聚焦在进料棒上而使样品在高溫下局部烙融,和将烙融的部分 缓慢地向上拉W生长晶体。气相传输方法包括将原料元素引入到石英管的底部部分中,并 且对所述原料元素的一部分进行加热,和使所述石英管的上部部分处于低溫,W在蒸发所 述原料元素的同时在低溫下进行固相反应,W生长晶体。所获得的单晶材料的电导率可根 据DC4-端子方法测量。
[0124] 将所获得的多晶或单晶块状材料粉碎W提供晶体粉末。所述粉碎可通过任何合适 的方法例如球磨方法进行,而没有特别限制。在粉碎之后,可使用例如筛子提供具有均匀尺 寸的粉末。
[0125] 使用所获得的多晶或单晶块状材料作为气相沉积的祀等,W提供包括所述化合物 的薄的连续的膜(即,导电薄膜)。所述气相沉积可通过物理气相沉积方法例如热蒸发和瓣 射、化学气相沉积广CVD")、原子层沉积("ALD")、或脉冲激光沉积进行。所述沉积可使用任 何已知的或者市售的设备进行。沉积的条件可根据化合物的种类W及沉积方法而不同,但 是没有特别限制。
[0126] 根据另一实施方式,可将W上化合物的块状材料或者其粉末通过如下制成导电薄 膜:将所述化合物的块状材料或其粉末液相剥落广LPE")W提供多个纳米片,和使所述多 个纳米片接触W提供电连接。
[0127] 所述液相剥落可通过所述块状材料或者粉末在合适溶剂中的超声处理进行。可 使用的溶剂的实例可包括水、醇(例如,异丙醇、乙醇或甲醇)、N-甲基化咯烧酬广NMP")、 己烧、苯、二氯苯、甲苯、氯仿、二乙基酸、二氯甲烧("DCM")、四氨巧喃("THF")、乙酸乙醋 广化OAc")、丙酬、二甲基甲酯胺广DMF")、乙腊广MeCN")、二甲亚讽广DMSO")、碳酸亚乙 醋、碳酸亚丙醋、丫-下内醋、丫-戊内醋、全氣化的芳族溶剂(例如,六氣苯、八氣甲苯、五氣 节腊、和五氣化晚)、或其组合,但是不限于此。
[0128] 所述溶剂可进一步包括添加剂例如表面活性剂W帮助剥落和防止剥落的纳米片 的附聚。所述表面活性剂可为十二烷基硫酸钢r'SDS")或者十二烷基苯横酸钢广SDBS")。
[0129] 所述超声处理可通过使用任何合适的超声处理设备进行,并且条件(例如,超声 处理时间)没有特别限制并且可考虑所使用的溶剂和在所述溶剂中的粉末浓度而适当地 选择。例如,所述超声处理可进行大于或等于约1小时,例如,约1小时-约10小时、或者 约1-约2小时,但是不限于此。所述溶剂中的粉末浓度可大于或等于约0.Ol克/毫升(g/ 血),例如,在约0.Olg/mL-约Ig/L的范围内,但是不限于此。
[0130] 为了促进剥落,可使裡原子嵌入到所述具有层状晶体结构的化合物中。根据一种 实施方式,将所述化合物浸溃于在脂族控溶剂例如己烧中的烷基化裡化合物(例如,下基 裡)溶液中W使裡原子嵌入到所述化合物中,和将所获得的产物超声处理W提供多个包括 所述化合物的纳米片。例如,通过将所获得的产物放入水中,水和所嵌入的裡离子可反应W 在所述晶体结构的层之间产生氨气,从而加速层间分离。将所获得的纳米片根据合适的方 法(例如,离屯、)分离并且将其清洁。
[0131] 在包括所述纳米片的导电薄膜中,所述纳米片彼此物理接触W提供电连接。当所 述纳米片物理连接W提供薄膜时,所述膜可具有更为改善的透射率。所获得的膜可具有大 于或等于约50%的覆盖率。在厚度小于或等于约20nm例如小于或等于约5nm时,所获得的 膜可具有高的透射率(例如,大于或等于约80%、或者大于或等于约85%)。所述使用纳米 片的膜可W任何常规的方法制造。例如,所述膜的形成可通过在形成墨或糊料之后印刷、喷 涂、浸涂等进行。
[0132] 根据一种实施方式,将所制造的纳米片添加至去离子水,并且将所得分散体再次 用超声波处理。向该经超声处理的分散体添加具有与水的不混溶性的有机溶剂(例如,芳 族控例如二甲苯或甲苯)。当摇动所述混合物时,在水和有机溶剂之间的界面处形成包括 纳米片的薄膜。当将清洁的、经润湿的、和经氧等离子体处理的玻璃基底轻轻地下沉至该界 面并且取出时,所述包括纳米片的薄膜铺展于在该界面处的所述基底上。可通过控制在水 /有机溶剂的表面上每面积的纳米片浓度W及在将所述基底取出时的速度/角度调节所述 薄膜的厚度。
[0133] 所述导电薄膜显示出高的导电性、高的光透射率、和优异的柔性,并且因此可替代 包括透明导电氧化物例如口0、ZnO等的电极W及包括Ag纳米线的透明的膜。
[0134] 另一实施方式提供包括W上导电薄膜的电子器件。所述导电薄膜与W上描述的相 同。所述电子器件可包括,例如,平板显示器(例如,LCD、LED、和OLED)、触摸屏面板、太阳 能电池、电子视窗(e-window)、热镜、透明晶体管、或柔性显示器,但是不限于此。
[0135]图8为包括根据一种实施方式的导电薄膜的有机发光二极管器件的横截面图。
[0136] 根据一种实施方式的有机发光二极管器件包括基底10、下部电极20、面对下部电 极20的上部电极40、W及介于下部电极20和上部电极40之间的发射层30。
[0137] 基底10可由无机材料例如玻璃,或有机材料例如聚碳酸醋、聚甲基丙締酸甲醋、 聚对苯二甲酸乙二醇醋、聚糞二甲酸乙二醇醋、聚酷胺、聚酸讽、或其组合制成,或者为娃晶 片。
[0138] 下部电极20和上部电极40之一为阴极且另一个为阳极。例如,下部电极20可为 阳极和上部电极40可为阴极。
[0139] 下部电极20和上部电极40的至少一个可为透明电极。当下部电极20为透明电 极时,所述有机发光二极管器件可具有底发射结构,其中光是朝着基底10发射
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