CN105405752B - 一种柔性纳米线栅型透明导电电极的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种柔性纳米线栅型透明导电电极的制作方法，与已有技术相比，本发明制作的柔性透明电极的导电线栅结构，有选择性电沉积过程生长而成，最小线宽可达几十纳米。但电沉积形成的纳米线栅本身电导率较高，即便线栅宽度和厚度仅为几十纳米，仍然能保证较低的方阻值。本发明提出的柔性透明电极的制作方法，不仅可以制作单一功能电极，更可以通过在纳米转印模具表面沉积不同的材料层，经过多次转印过程制作多层复合电极、或者制作具有不同导电功能区的透明电极。
Description
技术领域
本发明属于柔性电子制造领域，涉及纳米转印技术及电沉积工艺，适用于柔性纳米线栅型透明电极的大幅面、低成本制作。
背景技术
随着国际新一轮柔性印制电子技术的发展，电路线宽越来越细，对印刷电子材料与应用技术提出更高要求。作为柔性电子制造核心的有机薄膜晶体管(0TFT)的制作，为得到足够的驱动电流和开关速度，要求其源、漏电路之间的沟道长度至少小于5um，甚至要达到纳米级精度。同时，柔性电子***的一般由分布在刚性微胞元岛的电子元器件通过交联导电体连接，随着器件尺寸进一步缩小，要求交联导电网络的线宽达纳米量级。传统印刷技术线宽一般50um以上，很难实现数微米以下精密电路的制作；精密打印技术可做到5um线宽，但不具备批量能力。因此，柔性基材上透明电路或微胞元岛的单元互联，以及纳米级OFET源、漏极沟道制作等已成为制约柔性电子***发展的瓶颈。
目前随着研究的不断深入和工业技术的成熟，透明导电材料的研究向多元化发展。国内外已有多家高校和研究机构对导电高分子材料、碳纳米管和石墨烯的透明导电膜，进行了广泛研究。但目前由于材料制备、工艺稳定性等诸多因素，该类透明导电电极距实际应用还有较大距离。金属线栅结构的透明导电膜成为近年来发展的重要方向，将导电性最好的金属材料(Ag、Cu、Au等)在透明基底上制作成线栅结构，能同时满足高透光率和导电性的要求。
密歇根大学L.J.Guo研究小组利用纳米转印制作金属线栅透明电路用于有机太阳能电池，通过微接触压印在柔性基材(PET/PEDOT：PSS)表面得到周期为700nm、线宽为70nm的铜纳米线栅结构，电路的透光率为78％，方阻为22欧/方。2013年美国斯坦福大学Yi Cui的研究团队，采用电纺丝技术与金属蒸镀工艺相结合，制作金属线栅宽度为400nm、厚度80nm的透明导电膜，在透光率达到90％时，方阻为10欧/方。但上述方法涉及真空镀膜工艺，需昂贵的镀膜设备。
中国发明专利201510696751.6采用纳米转印技术，制作柔性透明导电电极。通过两次电沉积过程，第一次电沉积获得纳米转印模具，第二次电沉积纳米转印材料层。由于第一次沉积过程后，模具表面的粗糙度较大，会造成在第二次电沉积时纳米转印材料层的表面起伏较大，这会造成电极表面不平整，并且不利于转印过程中转印材料层与转印模具的脱离。
中国发明专利201310165411.1首先采用电场驱动纳米导电材料填充图形化导电网络沟槽，实现纳米级线宽透明导电薄膜制备。但目前用于填充的纳米导电浆料中金属颗粒的尺寸一般在200nm-300nm，难以实现线宽小于600nm的沟槽的填充。即便有无颗粒型(粒径小于10nm)导电浆料，但金属纳米颗粒的固含量一般在17％左右，固化后导电性难以满足纳米级透明导电电极的要求。
如上所述，目前用于制作纳米级线宽的线栅型透明导电电极的技术中，基于纳米转印技术可制作线宽达几十纳米的金属线栅结构，但需要真空镀膜工艺，工艺复杂，成本昂贵；基于纳米压印和纳米导电材料填充技术的制备方案，难以实现线宽小于1um的导电线栅结构。
发明内容
鉴于此，本发明所要解决的是现有技术中线栅型透明导电电极制作工艺复杂、成本高、且难以实现纳米级线栅网络的问题，旨在提出一种采用纳米转印技术及电沉积工艺的柔性透明导电电极的制作方法。实现纳米级导电线路，以满足柔性电子中各单元互联的需要。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
本发明的技术方案是：一种柔性纳米线栅型透明导电电极的制作方法，包括以下步骤：
第一步、制作线宽为50nm-1um的微纳线栅型(线宽50nm-1um)沟槽：在柔性金属基板或者金属化的柔性基板上制作微纳米线栅型网络沟槽；
第二步、在线栅型沟槽的内部生长导电材料层：通过电沉积过程，在所述线栅型沟槽的内部生长导电材料层，即生成导电线栅结构；
第三步、第一次转移：将生长出的导电材料层转移至柔性转移基底上，得到柔性转印模具；
第四步、第二次电沉积：对承载有导电线栅结构的柔性转移基底即柔性转印模具进行第二次电沉积过程，导电材料会在第一次的导电材料层上继续生长，形成转印材料层；
第五步、第二次转移：把转印材料层转移至柔性透明基底上，获得柔性纳米线栅型透明导电电极。
与已有技术相比，本发明制作的柔性透明电极的导电线栅结构，由选择性电沉积过程生长而成，生长线栅的线宽仅有柔性金属基板上网络沟槽的线宽决定，而现有光刻技术可制作线宽仅几十纳米的沟槽图形，因此本发明制作的柔性透明电极最小线宽可达几十纳米。且电沉积形成的纳米线栅本身电导率较高，即便线栅宽度和厚度仅为几十纳米，仍然能保证较低的方阻值。
本发明提出的柔性透明电极的制作方法，不仅可以制作单一功能电极，更可以通过在纳米转印模具表面沉积不同的材料层，经过多次转印过程制作多层复合电极、或者制作具有不同导电功能区的透明电极。
进一步的，在第一步中，在柔性金属基板或者金属化的柔性基板上制作线栅型沟槽，以用作第一次电沉积模具，在柔性金属基板或者金属化的柔性基板上涂布光刻胶，通过紫外曝光工艺，在其上制作线栅型沟槽。
进一步的，所述线栅型沟槽的线宽为50nm-1um，槽深为50-1um；经显影后，使得线栅型沟槽处露出柔性金属基板的本体材质或金属化柔性基板的金属材质，其余部分被光刻胶覆盖。
进一步的，在第二步中，把所述柔性金属基板或者金属化的柔性基板置于第一电沉积槽中，并把其置于阴极，在阳极上放置需要沉积的金属材料；通过选择性沉积过程，在显露金属的线栅型沟槽中沉积形成导电材料层，导电材料层的厚度大于线栅型沟槽深度，为50nm-1um，而在光刻胶覆盖的区域没有金属沉积；然后去除光刻胶，保留沉积的导电材料层。
进一步的，在第二步中，在第一次电沉积过程中，为了使嵌入式电极结构更容易与柔性金属基板剥离，导电材料层即沉积金属层的厚度大于线栅型沟槽的深度，这样导电材料层在高于线栅型沟槽的部分形成宽度大于线栅型沟槽宽度的展宽部。
进一步的，在第三步中，先把紫外固化胶即UV胶或热固化材料涂覆于柔性金属基板上，并覆盖柔性转移基底，经固化后脱模，电沉积形成的导电材料层会与柔性金属基板脱离，进而在柔性转移基底上形成固化胶镶嵌的导电线栅结构，获得柔性转印模具。
进一步的，在第四步中，为了在转印过程中转印材料层与柔性转移基底脱离，将柔性转印模具表面经钝化处理，，然后置于第二电沉积槽中，并使之处于第二电沉积槽的阴极；在阳极上或者电解液中放置所需沉积的材料；在柔性转印模具上的导电材料层上会沉积导电材料，形成转印材料层，而在紫外固化胶或热固化材料覆盖的区域不会形成沉积层。
进一步的，在第四步中，通过控制施加的电流强度1-10A、沉积时间10-200s，以及两电极间的距离20-200mm，控制沉积形成转印材料层的厚度为10-200nm。
进一步的，在第四步中，所需沉积的材料包括金属材料、半导体材料、石墨烯或碳纳米管材料。
进一步的，在第五步中，将制备完成转印材料层的柔性转移基底即柔性转印模具包裹于辊轮上，通过卷对卷或卷对平的转印方式，把转印材料层转移至柔性透明基底上，形成柔性透明导电电极。
进一步的，在第五步中，为使转印材料层与柔性转印模具完全脱离，以成功转移至柔性透明基底上，在柔性转移基底上涂覆增粘剂；或者施加80-150摄氏度的温度；以及10-100Pa的压力。
进一步的，利用第五步的方法在柔性透明基底上的一个区域转印形成第一导电功能区；然后再把之前使用过的柔性转印模具置于第三电沉积槽中，在柔性转印模具表面沉积形成新的转印材料层，或者再制作另一个柔性转印模具或另一种尺寸或式样的柔性转印模具，经沉积形成转印材料层后，通过转印过程，在柔性透明基底上的另一个区域形成第二导电功能区，或以此类推，形成第三导电功能区，或第四导电功能区，或需要数量的导电功能区，各导电功能区由引线相连通，重复上述步骤，可制备承载不同功能区的柔性透明导电电极。
进一步的，首先在柔性透明基底上形成第一层柔性导电电极，然后再通过柔性转印模具的转印过程，在柔性透明基底上转印形成第二层柔性导电电极，以此类推形成第三层柔性导电电极、第四层柔性导电电极或任意层数的柔性导电电极，各层柔性导电电极具有相同或不同的线栅分布、具有相同或不同的导电材料，由此制作双层或任意层数的多层柔性透明导电电极。
进一步的，第一步、制作宽度为50nm-1um的微纳线栅型沟槽：在柔性金属基板或者金属化的柔性基板上通过紫外曝光技术，制作微纳米线栅型网络沟槽；或者利用激光直写技术在柔性金属基板或者金属化的柔性基板上直接光刻制作微纳米线栅型网络沟槽。
进一步的，第三步、第一次转移：采用紫外固化或热固化技术，经脱模后将生长出的导电材料层转移至柔性转移基底上，得到柔性转印模具。
进一步的，所述柔性转移基底为PET、PI或PEN材质。
本发明还提供一种柔性纳米线栅型透明导电电极组件，包括：
柔性透明基底；
以及如上所述的设置于所述柔性透明基底上的微纳线栅型导电电极，所述微纳线栅型导电电极的线宽为50nm-1um。
本发明中用作第二次电沉积过程的模板由压印工艺制作，模板上金属线栅和UV胶的表面平整度仅取决于柔性金属基板的表面形貌，表面粗糙度RMS仅为1-10nm，可制作高平整性的纳米转印模具。
同理，在第二次沉积过程中，使用的模具表面与柔性金属基板一样有较高的平整度，那么经沉积形成的转印材料层在与模具的接触面处具有同样的平整度，表面粗糙度RMS为1-10nm，再经纳米转印过程转移至柔性透明衬底上时，会更有利于脱模。
柔性转移基底可以采用但不限于PET、PI、PEN等柔性薄膜。金属模具基板可以是不锈钢(如殷钢)或者镍薄板等材料制备。
沉积层的厚度受通电时间、电流强度、电极间距的影响，且沉积层厚度越大，电导率越高，方阻值越小。可通过调控电沉积的参数，控制沉积层的厚度(10-200nm)，进一步调控透明电极的表面方阻值(＜10欧/方)。
根据材料与器件的设计要求(导电电极的透光率和方阻等)，选择沉积材料。包括但不限于金属(金、银、铜、镍等)、半导体(有机发光材料等)、碳纳米管或石墨烯等。
柔性导电模具经第二次电沉积过程，形成纳米转印材料层，该材料层与导电模具的接触面极为平整，表面粗糙度仅为1-10nm。且导电模具在第二次沉积过程之前，需经过钝化处理，两者共同作用使得在转印过程中，转印材料层与柔性模具之间更容易脱离。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术中的技术方案，下面将对实施例技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1：紫外曝光制作第一次电沉积所用模具结构示意图。
图2：第一次电沉积后形成导电线栅层示意图。
图3：纳米转印柔性导电模具结构示意图。
图4：第二次电沉积后形成纳米转印材料层示意图
图5：柔性纳米线栅型透明导电电极结构示意图
图6：单层不同功能区的柔性纳米线栅型透明导电电极结构示意图。
图7：多层柔性纳米线栅型透明导电电极结构示意图。
附图中涉及的附图标记和组成部分说明：
1.柔性金属基板；2.光刻胶；3.线栅型沟槽；4.金属沉积层；5.柔性转移基底；6.UV胶；7.导电线栅；8.转印材料层；9.柔性透明基底；11.第一导电功能区；12.第二导电功能区；13.第三导电功能区；14.第四导电功能区；15.引线；17.第一层柔性导电电极；18.第二层柔性导电电极；19.第三层柔性导电电极；20.第四层柔性导电电极。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1到图7所示，一种柔性纳米线栅型透明导电电极的制作方法，包括以下步骤：
第一步、制作微纳线栅型(线宽50nm-1um)沟槽：在柔性金属基板或者金属化的柔性基板上制作微纳米线栅型网络沟槽；
第二步、在线栅型沟槽的内部生长导电材料层：通过电沉积过程，在所述线栅型沟槽的内部生长导电材料层，即生成导电线栅结构；
第三步、第一次转移：将生长出的导电材料层转移至柔性转移基底上，得到柔性转印模具；
第四步、第二次电沉积：对承载有导电线栅结构的柔性转移基底即柔性转印模具进行第二次电沉积过程，导电材料会在第一次的导电材料层上继续生长，形成转印材料层；
第五步、第二次转移：把转印材料层转移至柔性透明基底上，获得柔性纳米线栅型透明导电电极。
与已有技术相比，本发明制作的柔性透明电极的导电线栅结构，由选择性电沉积过程生长而成，生长线栅的线宽仅有柔性金属基板上网络沟槽的线宽决定，而现有光刻技术可制作线宽仅几十纳米的沟槽图形，因此本发明制作的柔性透明电极最小线宽可达几十纳米。且电沉积形成的纳米线栅本身电导率较高，即便线栅宽度和厚度仅为几十纳米，仍然能保证较低的方阻值。
本发明提出的柔性透明电极的制作方法，不仅可以制作单一功能电极，更可以通过在纳米转印模具表面沉积不同的材料层，经过多次转印过程制作多层复合电极、或者制作具有不同导电功能区的透明电极。
进一步的，在第一步中，在柔性金属基板或者金属化的柔性基板上制作线栅型沟槽，以用作第一次电沉积模具，在柔性金属基板或者金属化的柔性基板上涂布光刻胶，通过紫外曝光工艺，在其上制作线栅型沟槽。
进一步的，所述线栅型沟槽的线宽为50nm-1um，槽深为50-1um；经显影后，使得线栅型沟槽处露出柔性金属基板的本体材质或金属化柔性基板的金属材质，其余部分被光刻胶覆盖。
进一步的，在第二步中，把所述柔性金属基板或者金属化的柔性基板置于第一电沉积槽中，并把其置于阴极，在阳极上放置需要沉积的金属材料；通过选择性沉积过程，在显露金属的线栅型沟槽中沉积形成导电材料层，导电材料层的厚度大于线栅型沟槽深度，为50nm-1um，而在光刻胶覆盖的区域没有金属沉积；然后去除光刻胶，保留沉积的导电材料层。
进一步的，在第二步中，在第一次电沉积过程中，为了使嵌入式电极结构更容易与柔性金属基板剥离，导电材料层即沉积金属层的厚度大于线栅型沟槽的深度，这样导电材料层在高于线栅型沟槽的部分形成宽度大于线栅型沟槽宽度的展宽部。
进一步的，在第三步中，先把紫外固化胶即UV胶或热固化材料涂覆于柔性金属基板上，并覆盖柔性转移基底，经固化后脱模，电沉积形成的导电材料层会与柔性金属基板脱离，进而在柔性转移基底上形成固化胶镶嵌的导电线栅结构，获得柔性转印模具。
进一步的，在第四步中，为了在转印过程中转印材料层与柔性转移基底脱离，将柔性转印模具表面经钝化处理，，然后置于第二电沉积槽中，并使之处于第二电沉积槽的阴极；在阳极上或者电解液中放置所需沉积的材料；在柔性转印模具上的导电材料层上会沉积导电材料，形成转印材料层，而在紫外固化胶或热固化材料覆盖的区域不会形成沉积层。
进一步的，在第四步中，通过控制施加的电流强度1-10A、沉积时间10-200s，以及两电极间的距离20-200mm，控制沉积形成转印材料层的厚度为10-200nm。
进一步的，在第四步中，所需沉积的材料包括金属材料、半导体材料、石墨烯或碳纳米管材料。
进一步的，在第五步中，将制备完成转印材料层的柔性转移基底即柔性转印模具包裹于辊轮上，通过卷对卷或卷对平的转印方式，把转印材料层转移至柔性透明基底上，形成柔性透明导电电极。
进一步的，在第五步中，为使转印材料层与柔性转印模具完全脱离，以成功转移至柔性透明基底上，在柔性转移基底上涂覆增粘剂；或者施加80-150摄氏度的温度；以及10-100Pa的压力。
进一步的，利用第五步的方法在柔性透明基底上的一个区域转印形成第一导电功能区；然后再把之前使用过的柔性转印模具置于第三电沉积槽中，在柔性转印模具表面沉积形成新的转印材料层，或者再制作另一个柔性转印模具或另一种尺寸或式样的柔性转印模具，经沉积形成转印材料层后，通过转印过程，在柔性透明基底上的另一个区域形成第二导电功能区，或以此类推，形成第三导电功能区，或第四导电功能区，或需要数量的导电功能区，各导电功能区由引线相连通，重复上述步骤，可制备承载不同功能区的柔性透明导电电极。
进一步的，首先在柔性透明基底上形成第一层柔性导电电极，然后再通过柔性转印模具的转印过程，在柔性透明基底上转印形成第二层柔性导电电极，以此类推形成第三层柔性导电电极、第四层柔性导电电极或任意层数的柔性导电电极，各层柔性导电电极具有相同或不同的线栅分布、具有相同或不同的导电材料，由此制作双层或任意层数的多层柔性透明导电电极。
进一步的，第一步、制作宽度为50nm-1um的微纳线栅型沟槽：在柔性金属基板或者金属化的柔性基板上通过紫外曝光技术，制作微纳米线栅型网络沟槽；或者利用激光直写技术在柔性金属基板或者金属化的柔性基板上直接光刻制作微纳米线栅型网络沟槽。
进一步的，第三步、第一次转移：采用紫外固化或热固化技术，经脱模后将生长出的导电材料层转移至柔性转移基底上，得到柔性转印模具。
进一步的，所述柔性转移基底为PET、PI或PEN材质。
本发明还提供一种柔性纳米线栅型透明导电电极组件，包括：
柔性透明基底；
以及如上所述的设置于所述柔性透明基底上的微纳线栅型导电电极，所述微纳线栅型导电电极的线宽为50nm-1um。
本发明中用作第二次电沉积过程的模板由压印工艺制作，模板上金属线栅和UV胶的表面平整度仅取决于柔性金属基板的表面形貌，表面粗糙度RMS可做到1-10nm，随着加工工艺的提高，甚至可以做到更高的平整度，因而可制作高平整性的纳米转印模具。
同理，在第二次沉积过程中，使用的模具表面与柔性金属基板一样有较高的平整度，那么经沉积形成的转印材料层在与模具的接触面处具有同样的平整度，表面粗糙度RMS为1-10nm，再经纳米转印过程转移至柔性透明衬底上时，会更有利于脱模。
柔性转移基底可以采用但不限于PET、PI、PEN等柔性薄膜。金属模具基板可以是不锈钢(如殷钢)或者镍薄板等材料制备。
沉积层的厚度受通电时间、电流强度、电极间距的影响，且沉积层厚度越大，电导率越高，方阻值越小。可通过调控电沉积的参数，控制沉积层的厚度(10-200nm)，进一步调控透明电极的表面方阻值(＜10欧/方)。
根据材料与器件的设计要求(导电电极的透光率和方阻等)，选择沉积材料。包括但不限于金属(金、银、铜、镍等)、半导体(有机发光材料等)、碳纳米管或石墨烯等。
柔性导电模具经第二次电沉积过程，形成纳米转印材料层，该材料层与导电模具的接触面极为平整，表面粗糙度仅为1-10nm。且导电模具在第二次沉积过程之前，需经过钝化处理，两者共同作用使得在转印过程中，转印材料层与柔性模具之间更容易脱离。
在一些实施例中，第一步骤如图1所示，在柔性金属基板1表面涂布光刻胶2，通过铬掩膜紫外曝光工艺，制备线宽50nm-1um、槽深50nm-1um的线栅型沟槽3(沟槽3根据电极设计要求布置，如网络型或其它排布形式)，显影并使柔性金属基板1上线栅型沟槽3的部分露出金属材质。第二步骤，把柔性金属基板1置于第一电沉积槽中的阴极，在阳极放置镍或其它适合的金属。通过选择性沉积，如图2所示，在线栅型沟槽3处形成金属沉积层4(导电材料层)，而光刻胶2覆盖的部分无金属沉积，沉积生长出的导电材料层略高于线栅型沟槽3深度，高于线栅型沟槽3部分的金属沉积材料较线栅型沟槽3宽度略有展宽。第三步骤如图3所示，去除光刻胶后，在柔性金属基板上覆盖PET柔性基材5，利用紫外固化或热固化技术，使固化胶6填充线栅型沟槽3之间的区域，经紫外或热固化脱模后，形成纳米转印柔性模具，由金属沉积层4构成的导电线栅7内嵌于固化胶层6中。此时，该柔性转印模具的表面形貌与柔性金属基板相对应，具有相同的表面平整度，表面粗糙度仅为1-10nm。第四步骤，经钝化处理后，把该模具置于第二电沉积槽的阴极，阳极或者电解液中置需要转印的导电材料(铜、金、银、镍等，及石墨烯或碳纳米管)，通过调整电沉积过程的参数，附加电流(1-10A)、沉积时间(10-200s)以及两电极间的距离(20-200mm)及电极面积，在模具表面的线栅区域形成线宽为50nm-1um，厚度为10nm-200nm的转印材料层8，如图4所示。第五步骤，再通过纳米转印工艺，如图5所示，把转印材料层8转移至柔性透明基底9上，形成纳米线栅型柔性透明导电电极。由于转印材料层8直接在生长在表面平整的金属沉积层4上，并且经过钝化处理，更有利于转印过程中转印材料层8与柔性转印模具的脱离。由此形成的纳米线栅型柔性透明导电电极为沉积型导电网络，其表面方阻可小于10欧/方。纳米线栅型柔性透明导电电极的透过率由金属线栅部分占整部分的比例(＜5％)决定，而线栅的宽度可以利用沟槽的宽度来进行方便且精确的调整(如50nm-1um)，可实现透过率＞90％的导电电极制作。
在一些单层不同功能区的柔性透明导电电极制备实施方案中，如图6所示，按照上述实施方式，在柔性透明基底9的一个区域转印形成第一导电功能区11。然后再把之前使用过的柔性转印模具置于第三电沉积槽中，在柔性转印模具表面沉积形成新的导电材料层，或者再制作另一个柔性转印模具或另一种尺寸或式样的柔性转印模具，经沉积形成转印材料层后，通过转印过程，在柔性透明基底9上的形成另一第二导电功能区12，以此类推，形成第三导电功能区13，第四导电功能区14(导电功能区的数量可以根据需要任意选择)，各导电功能区由引线15相连通。重复上述步骤，可在柔性衬底上制备承载不同功能区的柔性透明导电电极。
在制备多层柔性透明导电电极的一些实施方案中，在制备单层柔性透明导电电极的基础上，如图7所示，首先在柔性透明基底9上形成第一层柔性导电电极17，然后再通过模具的转印过程，在柔性透明基底9上转印形成第二层柔性导电电极18，以此类推可以形成第三层柔性导电电极19、第四层柔性导电电极20等。各不同层的柔性导电电极层的线栅分布、导电材料可以不尽相同。如此反复，可制作双层或任意层数的多层柔性导电电极。
本发明提供的一种纳米线栅型柔性透明导电电极，由于转印材料层8直接在生长在表面平整的金属沉积层4上，并且经过钝化处理，更有利于转印过程中转印材料层8与柔性转印模具的脱离，并且所形成的导电电极表面平整度极高，且质量稳定，其平整度由柔性金属基板和柔性转移基板的表面以及沟槽的加工精度决定，可以方便的予以控制和保证。由此形成的纳米线栅型柔性透明导电电极为沉积型导电网络，其表面方阻可小于10欧/方。纳米线栅型柔性透明导电电极的透过率由金属线栅部分占整部分的比例(＜5％)决定，而线栅的宽度可以利用沟槽的宽度来进行方便且精确的调整(如50nm-1um)，可实现透过率＞90％的导电电极制作。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (12)
1.一种柔性纳米线栅型透明导电电极的制作方法，包括以下步骤：
第一步、制作线宽为50nm-1um的微纳线栅型沟槽：在柔性金属基板或者金属化的柔性基板上制作微纳米线栅型网络沟槽；
第二步、在线栅型沟槽的内部生长导电材料层：通过电沉积过程，在所述线栅型沟槽的内部生长导电材料层，即生成导电线栅结构；
第三步、第一次转移：将生长出的导电材料层转移至柔性转移基底上，得到柔性转印模具；
第四步、第二次电沉积：对承载有导电线栅结构的柔性转移基底即柔性转印模具进行第二次电沉积过程，导电材料会在第一次的导电材料层上继续生长，形成转印材料层；
第五步、第二次转移：把转印材料层转移至柔性透明基底上，获得柔性纳米线栅型透明导电电极。
2.如权利要求1所述的柔性纳米线栅型透明导电电极的制作方法，其特征在于，在第一步中，在柔性金属基板或者金属化的柔性基板上制作线栅型沟槽，以用作第一次电沉积模具，在柔性金属基板或者金属化的柔性基板上涂布光刻胶，通过紫外曝光工艺，在其上制作线栅型沟槽。
3.如权利要求2所述的柔性纳米线栅型透明导电电极的制作方法，其特征在于，所述线栅型沟槽的线宽为50nm-1um，槽深为50-1um；经显影后，使得线栅型沟槽处露出柔性金属基板的本体材质或金属化柔性基板的金属材质，其余部分被光刻胶覆盖。
4.如权利要求1所述的柔性纳米线栅型透明导电电极的制作方法，其特征在于，在第二步中，把所述柔性金属基板或者金属化的柔性基板置于第一电沉积槽中，并把其置于阴极，在阳极上放置需要沉积的金属材料；通过选择性沉积过程，在显露金属的线栅型沟槽中沉积形成导电材料层，导电材料层的厚度大于线栅型沟槽深度，为50nm-1um，而在光刻胶覆盖的区域没有金属沉积；然后去除光刻胶，保留沉积的导电材料层。
5.如权利要求4所述的柔性纳米线栅型透明导电电极的制作方法，其特征在于，在第二步中，在第一次电沉积过程中，为了使嵌入式电极结构更容易与柔性金属基板剥离，导电材料层即沉积金属层的厚度大于线栅型沟槽的深度，这样导电材料层在高于线栅型沟槽的部分形成宽度大于线栅型沟槽宽度的展宽部。
6.如权利要求1所述的柔性纳米线栅型透明导电电极的制作方法，其特征在于，在第三步中，先把紫外固化胶即UV胶或热固化材料涂覆于柔性金属基板上，并覆盖柔性转移基底，经固化后脱模，电沉积形成的导电材料层会与柔性金属基板脱离，进而在柔性转移基底上形成固化胶镶嵌的导电线栅结构，获得柔性转印模具。
7.如权利要求6所述的柔性纳米线栅型透明导电电极的制作方法，其特征在于，在第四步中，为了在转印过程中转印材料层与柔性转移基底脱离，将柔性转印模具表面经钝化处理，然后置于第二电沉积槽中，并使之处于第二电沉积槽的阴极；在阳极上或者电解液中放置所需沉积的材料；在柔性转印模具上的导电材料层上会沉积导电材料，形成转印材料层，而在紫外固化胶或热固化材料覆盖的区域不会形成沉积层。
8.如权利要求7所述的柔性纳米线栅型透明导电电极的制作方法，其特征在于，在第四步中，通过控制施加的电流强度1-10A、沉积时间10-200s，以及两电极间的距离20-200mm，控制沉积形成转印材料层的厚度为10-200nm。
9.如权利要求1到8任一所述的柔性纳米线栅型透明导电电极的制作方法，其特征在于，在第五步中，将制备完成转印材料层的柔性转移基底即柔性转印模具包裹于辊轮上，通过卷对卷或卷对平的转印方式，把转印材料层转移至柔性透明基底上，形成柔性透明导电电极。
10.如权利要求9所述的柔性纳米线栅型透明导电电极的制作方法，其特征在于，在第五步中，为使转印材料层与柔性转印模具完全脱离，以成功转移至柔性透明基底上，在柔性转移基底上涂覆增粘剂；或者施加80-150摄氏度的温度；以及10-100Pa压力。
11.如权利要求1所述的柔性纳米线栅型透明导电电极的制作方法，其特征在于，利用第五步的方法在柔性透明基底上的一个区域转印形成第一导电功能区；然后再把之前使用过的柔性转印模具置于第三电沉积槽中，在柔性转印模具表面沉积形成新的转印材料层，或者再制作另一个柔性转印模具或另一种尺寸或式样的柔性转印模具，经沉积形成转印材料层后，通过转印过程，在柔性透明基底上的另一个区域形成第二导电功能区，或以此类推，形成第三导电功能区，或第四导电功能区，或需要数量的导电功能区，各导电功能区由引线相连通，重复上述步骤，可制备承载不同功能区的柔性透明导电电极。
12.如权利要求1或11所述的柔性纳米线栅型透明导电电极的制作方法，其特征在于，首先在柔性透明基底上形成第一层柔性导电电极，然后再通过柔性转印模具的转印过程，在柔性透明基底上转印形成第二层柔性导电电极，以此类推形成第三层柔性导电电极、第四层柔性导电电极或任意层数的柔性导电电极，各层柔性导电电极具有相同或不同的线栅分布、具有相同或不同的导电材料，由此制作双层或任意层数的多层柔性透明导电电极。
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