CN109950366B - 一种在三维微结构表面制备透明导电纳米线网格薄膜的方法 - Google Patents
一种在三维微结构表面制备透明导电纳米线网格薄膜的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109950366B CN109950366B CN201910276109.0A CN201910276109A CN109950366B CN 109950366 B CN109950366 B CN 109950366B CN 201910276109 A CN201910276109 A CN 201910276109A CN 109950366 B CN109950366 B CN 109950366B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- rigid substrate
- conductive nanowire
- dimensional microstructure
- pressing plate
- transparent conductive
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
本发明公开了一种在三维微结构表面制备透明导电纳米线网格薄膜的方法，首先制作上表面具有三维微结构的刚性基底，然后采用压印方式以刚性基底为模板制作与之配合的柔性压板，在刚性基底三维微结构上涂覆导电纳米线混合液并用柔性压板向下挤压至二者之间保留一定间隙，留存在间隙中的导电纳米混合液干燥后即得到附着在刚性基底三维微结构表面的纳米网格薄膜，网格中相互搭接的导电纳米线实现电路导通，纳米线之间的网孔透光，实现透明，即实现三维微结构表面的透明导电纳米线网格薄膜制备；刚性基底在涂覆导电纳米线混合液之前采用氧化后腐蚀的方法形成微台阶，与柔性压板配合可以控制间隙尺寸；所得透明导电纳米线网格薄膜质量高，制备效率高，成本低。
Description
技术领域
本发明属于光电探测技术领域，具体涉及一种在三维微结构表面制备透明导电纳米线网格薄膜的方法。
背景技术
光电探测器的作用是将光学信号转变成电学信号，其基本原理是敏感材料在光波作用下产生光生载流子，所产生的的光生载流子被电极收集向外电路流出形成光电流。光电探测器具有广泛用途，例如成像、探测、工业自动控制和光度计量等。在光电探测器中，电极是必不可少的元件。目前广泛应用的多数光电探测器中的电极是制作在平面结构上的，是一种成熟技术。然而随着光电探测器件的发展，在三维微结构表面制作透明电极成为重要需求，这需要解决复杂曲面的连续覆盖问题以及电极透明两个问题。常用的溅射、蒸镀等方法可以在一定范围内实现台阶覆盖等三维微结构表面金属薄膜电极制备。然而金属薄膜厚度太小则难以形成可靠的连续电通路，电阻急剧增大，厚度大则透光率明显减小，难以兼顾良好的透光率和可靠的电通路。
发明内容
为解决以上问题，本发明提出一种在三维微结构表面制备透明导电纳米线网格薄膜的方法，该方法可以在多种三维微结构表面制备连续覆盖的透明导电薄膜，所得透明导电薄膜质量高，制备效率高，成本低。
为实现以上目的，本发明采用如下方案：
一种在三维微结构表面制备透明导电纳米线网格薄膜的方法，包括以下步骤：
首先选用硅片等刚性材料，在其上表面制备三维微结构，得到上表面具有三维微结构的刚性基底1，再以该刚性基底1为模板，采用压印方法将刚性基底1表层的三维结构形状转移到柔性材料下表面，得到下表面具有三维微结构的柔性压板2；
再将表面具有三维微结构的刚性基底1置入高温氧化炉进行氧化，使得其表面材料形成一层氧化层；
将氧化处理的刚性基底1置入腐蚀液，去除其表层氧化层，腐蚀后的刚性基底1与柔性压板2配合具有间隙，该间隙尺寸与刚性基底腐蚀去除的氧化层厚度一致。
进一步的，在腐蚀刚性基底1之前，在其上表面若干位置覆盖小面积干膜保护所覆盖区域，在腐蚀过程中该保护区域的氧化层不会被去除，由此形成微台阶3，用于后续工艺的间隙控制。
在刚性基底1表层的三维微结构上涂覆导电纳米线混合液，然后将柔性压板2置于刚性基底1上方，使得柔性压板2下表面的三维微结构与刚性基底1上表面的三维微结构对准，缓慢向下移动柔性压板2，直到柔性压板2接触到刚性基底1表面的微台阶3；柔性压板2与刚性基底1之间的间隙内即填充了导电纳米线混合液；待该导电纳米线混合液干燥后，取下柔性压板2，即得到附着在刚性基底上表面的三维微结构表面的由导电纳米线形成的透明导电纳米线网格薄膜。
所述的网格薄膜由导电纳米线搭接而成，形成导电网格，纳米线之间的网孔可以透光，实现该网格薄膜的透明性能。
进一步的，刚性基底1上表面在涂覆导电纳米混合液之前进行预处理，增强其吸附导电纳米线的能力。
进一步的，柔性压板2与刚性基底1相靠近但尚未接触的过程中，多余的导电纳米线混合液被挤压溢出二者之间的间隙，直到二者接触。
进一步的，柔性压板2与刚性基底1的放置采用光学对准平台操作，保证柔性压板2下表面的三维微结构和刚性基底1上表面的三维微结构对准，可以相互嵌套。
进一步的，所述的刚性基底1采用能够氧化生成氧化层，并能够腐蚀去除该氧化层的材料，如单晶硅、多晶硅等。
进一步的，所述的柔性压板2采用能够压印成型的柔性材料，如PDMS、压印胶等。
进一步的，所述的微台阶3，其横截面尺寸由覆盖干膜的尺寸决定，其高度由刚性基底1的氧化时间和腐蚀时间共同决定；微台阶3的高度控制柔性压板2下表面与刚性基底1上表面之间的间隙尺寸，进而控制最终所得导电纳米线网格薄膜厚度，根据具体需求选择微台阶3的高度。
和现有技术相比较，本发明具备如下优点：
1、实现在三维微结构表面制备同时保证透光性和导电性的薄膜。
2、所制备的透明导电薄膜对三维微结构表面连续覆盖效果好。
3、所制备的透明导电薄膜厚度均匀且厚度可以精确控制。
附图说明
图1上表面具有三维微结构的刚性基底和下表面具有三维微结构的柔性压板配合示意图。
图2刚性基底上表面氧化后形成氧化层与柔性压板的配合示意图。
图3刚性基底表面氧化层腐蚀去除后与柔性压板配合示意图。
图4刚性基底表面通过柔性压板挤压形成导电纳米线网格薄膜示意图。
实施案例
下面结合附图与具体实施案例对本发明一种高效可见光探测结构及制作方法作进一步说明。
本发明一种在三维微结构表面制备透明导电纳米线网格薄膜的方法，具体如下：刚性基底1的材料为可以高温氧化并经腐蚀去除氧化层的材料，本实施例优选为单晶硅。柔性压板2的材料为可以压印成型的材料，本实施例优选为PDMS。
如图1所示，首先在单晶硅片上表面制作出三维微结构，表面具有三维微结构的单晶硅片即为刚性基底1。然后将上表面具有三维微结构的刚性基底1作为模板，PDMS涂覆在该模板表面，施加一定压力，待PDMS固化后从模板取下即形成下表面具有三维微结构的柔性压板2。刚性基底1上表面的三维微结构与柔性压板2下表面的三维微结构可以相互嵌套，各自微结构表面相互贴合无间隙。
进一步的，图中所示的刚性基底1表面三维微结构为矩形台阶，仅作为一个示例，在实际应用中可以根据需求制作其他形状的三维微结构，例如黑硅状、棱锥状、筒状棱台状等。
如图2所示，将刚性基底1置入高温炉进行氧化，在其表面形成一层氧化层。此图仅示意刚性基底上表面附近区域部分结构，非基底整体。
如图3所示，将刚性基底1上表面的氧化层腐蚀去除。去除表面氧化层后的刚性基底1与柔性压板2配合，二者微结构之间即形成间隙。
进一步的，在腐蚀去除刚性基底1上表面氧化层前，在氧化层若干位置贴小面积干膜进行保护，使得在对刚性基底1腐蚀中，干膜覆盖区域的氧化层得以保留，形成微台阶3。柔性压板2下表面与微台阶3接触，柔性压板2与刚性基底1之间即形成间隙。
如图4所示，在刚性基底1上表面涂覆导电纳米线混合液4，然后将柔性压板2下表面与刚性基底1上表面相对放置，并使二者缓慢接近，直到柔性压板2下表面与刚性基底1上表面的微台阶3接触，二者之间的间隙内即填充了导电纳米线混合液4。待该混合液干燥后，取下柔性压板2，即可得到附着在刚性基底上表面的三维微结构表面的由导电纳米线形成的透明导电纳米线网格薄膜。
所述的网格薄膜由导电纳米线搭接而成，形成导电网格，纳米线之间的网孔可以透光，实现该网格薄膜的透明性能。
进一步的，刚性基底1上表面在涂覆导电纳米混合液之前进行预处理，增强其吸附导电纳米线的能力。
进一步的，柔性压板2与刚性基底1相靠近但尚未接触的过程中，多余的导电纳米线混合液被挤压溢出二者之间的间隙，直到二者接触。
进一步的，柔性压板2与刚性基底1的放置采用光学对准平台操作，保证柔性压板2下表面的三维微结构和刚性基底1上表面的三维微结构对准，可以相互嵌套。
Claims (8)
1.一种在三维微结构表面制备透明导电纳米线网格薄膜的方法，其特征在于：包括以下步骤：
在刚性材料基体上表面制作三维微结构，得到刚性基底(1)；
采用压印方法，以刚性基底(1)为模板，将该模板上表面的三维微结构形状转移到柔性材料基体下表面，得到柔性压板(2)；
对刚性基底(1)进行氧化，在其表面形成一层氧化层；
腐蚀去除刚性基底(1)上表面的氧化层；腐蚀刚性基底之前，在其上表面若干位置覆盖干膜保护，在腐蚀中干膜覆盖位置的氧化层得以保留，在刚性基底(1)上表面形成微台阶(3)；
在刚性基底(1)上表面的三维微结构上涂覆导电纳米线混合液，然后将柔性压板(2)下表面与刚性基底(1)上表面相对放置，缓慢移动柔性压板(2)靠近刚性基底(1)，直到柔性压板(2)的下表面与微台阶(3)接触，由于微台阶(3)的存在，柔性压板(2)与刚性基底(1)之间形成间隙，该间隙内留存有导电纳米线混合液；待导电纳米线混合液干燥后取下柔性压板(2)，即得到附着在刚性基底(1)上表面三维微结构表面的透明导电纳米线网格薄膜。
2.根据权利要求1所述的一种在三维微结构表面制备透明导电纳米线网格薄膜的方法，其特征在于：所述刚性基底(1)在涂覆导电纳米线混合液之前对其上表面三维微结构表面进行处理，以增强其吸附导电纳米线的能力。
3.根据权利要求1所述的一种在三维微结构表面制备透明导电纳米线网格薄膜的方法，其特征在于：所述的柔性压板(2)与刚性基底(1)的放置采用光学对准平台操作，保证柔性压板(2)下表面的三维微结构和刚性基底(1)上表面的三维微结构对准，相互嵌套。
4.根据权利要求1所述的一种在三维微结构表面制备透明导电纳米线网格薄膜的方法，其特征在于：所述的刚性基底(1)采用能够氧化生成氧化层，并能够腐蚀去除该氧化层的材料。
5.根据权利要求4所述的一种在三维微结构表面制备透明导电纳米线网格薄膜的方法，其特征在于：所述的刚性基底(1)的材料为单晶硅或多晶硅。
6.根据权利要求1所述的一种在三维微结构表面制备透明导电纳米线网格薄膜的方法，其特征在于：所述的柔性压板(2)采用能够压印成型的柔性材料。
7.根据权利要求6所述的一种在三维微结构表面制备透明导电纳米线网格薄膜的方法，其特征在于：所述的柔性材料为PDMS或压印胶。
8.根据权利要求1所述的一种在三维微结构表面制备透明导电纳米线网格薄膜的方法，其特征在于：所述的微台阶(3)，其横截面尺寸由覆盖干膜的尺寸决定，其高度由刚性基底(1)的氧化时间和腐蚀时间共同决定；微台阶(3)的高度控制柔性压板(2)下表面与刚性基底(1)上表面之间的间隙尺寸，进而控制最终所得导电纳米线网格薄膜厚度，根据具体需求选择微台阶(3)的高度。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910276109.0A CN109950366B (zh) | 2019-04-08 | 2019-04-08 | 一种在三维微结构表面制备透明导电纳米线网格薄膜的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910276109.0A CN109950366B (zh) | 2019-04-08 | 2019-04-08 | 一种在三维微结构表面制备透明导电纳米线网格薄膜的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109950366A CN109950366A (zh) | 2019-06-28 |
| CN109950366B true CN109950366B (zh) | 2020-07-03 |
Family
ID=67013986
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910276109.0A Active CN109950366B (zh) | 2019-04-08 | 2019-04-08 | 一种在三维微结构表面制备透明导电纳米线网格薄膜的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109950366B (zh) |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100517584C (zh) * | 2003-12-19 | 2009-07-22 | 北卡罗来纳大学查珀尔希尔分校 | 使用软或压印光刻法制备隔离的微米-和纳米-结构的方法 |
| CN101414119B (zh) * | 2008-10-28 | 2011-06-22 | 吉林大学 | 用微米级模板构筑亚微米或纳米级模板的方法 |
| JP2012009623A (ja) * | 2010-06-24 | 2012-01-12 | Toshiba Corp | テンプレート作製方法 |
| EP3347410B1 (en) * | 2015-09-08 | 2024-06-19 | Canon Kabushiki Kaisha | Substrate pretreatment and etch uniformity in nanoimprint lithography |
| JP6666039B2 (ja) * | 2016-03-07 | 2020-03-13 | キヤノン株式会社 | インプリント方法、インプリント装置、プログラム、および物品の製造方法 |
| CN108550527B (zh) * | 2018-05-16 | 2021-01-22 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种图形化方法 |
| CN108962497B (zh) * | 2018-07-19 | 2020-04-28 | 东莞市中图半导体科技有限公司 | 一种在图形化衬底上制备银纳米线基透明导电薄膜的方法 |
-
2019
- 2019-04-08 CN CN201910276109.0A patent/CN109950366B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109950366A (zh) | 2019-06-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN207976237U (zh) | 基于锯齿结构的柔性压力传感器 | |
| CN109520411B (zh) | 基于预拉伸的石墨烯柔性应变传感器及其制备方法 | |
| Weisse et al. | Fabrication of flexible and vertical silicon nanowire electronics | |
| US5110370A (en) | Photovoltaic device with decreased gridline shading and method for its manufacture | |
| CN109532067B (zh) | 一种高性能柔性电加热膜的制造方法 | |
| KR101570881B1 (ko) | 태양 전지 및 그 제조 방법 | |
| JP2016042580A (ja) | 印刷ベースの組立により製作される光学システム | |
| Um et al. | High-resolution filtration patterning of silver nanowire electrodes for flexible and transparent optoelectronic devices | |
| CN113959603A (zh) | 一种柔性电容式压力传感器及其制造方法 | |
| WO2015188646A1 (zh) | 太阳能电池超精细电极转移薄膜、制备方法及其应用方法 | |
| CN105070347A (zh) | 一种以石墨烯作为接触电极的器件结构及其制备方法 | |
| CN109285891A (zh) | 一种石墨烯二维异质结柔性器件结构及其制备方法 | |
| JP3992126B2 (ja) | 太陽電池の製造方法 | |
| CN109950366B (zh) | 一种在三维微结构表面制备透明导电纳米线网格薄膜的方法 | |
| CN105810830B (zh) | 一种基于三维共形石墨烯的柔性光电传感器及其制作方法 | |
| CN110346837A (zh) | 一种基于电容器边缘场效应的柔性电容型接近传感器及传感方法 | |
| Bae et al. | Direct single-step printing of conductive grids on curved surfaces using template-guided foaming | |
| KR20140062207A (ko) | 유연 무기물 태양전지의 제조 방법 | |
| CN108654966B (zh) | 透明导电复合薄膜及其制备方法 | |
| Klein et al. | Transparent conductive adhesives for tandem solar cells | |
| CN108132280B (zh) | 一种用于安装气体传感器的柔性衬底 | |
| CN113936844B (zh) | 透明导电电极及其制备方法、电子器件 | |
| CN212320964U (zh) | 一种柔性触觉传感器阵列 | |
| CN211350130U (zh) | 导电膜 | |
| CN110544563B (zh) | 一种柔性透明铜电路及其制备方法与应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |