透明导电膜用银浆导电性能研究开题报告

1. 研究目的与意义

		
				
						
								
										
						一、文献综述与调研报告： 					
1课题研究的现状及发展趋势
1.1研究背景
在自然界中往往透明的物质不导电,如玻璃、水晶等,导电的或者说导电性好的物质又往往不透明,如金属材料、石墨等。但在许多场合恰恰需要某种既导电又透明的材料,透明导电膜正好符合了这样的要求,它的物理性能和功能是一种半导体薄膜材料,也可以属于一种光学材料,这类薄膜材料最初源于平板显示器制作的需要[1]。
目前，随着电子科学技术的不断发展及电子产品在诸多领域的强大作用，电子产品已经逐步影响到人们生活的各个方面。其中，围绕兼备高导电性及可见光波段高透明特性的基础光电材料研究工作被称为透明导电膜技术研究。这项技术是特定光电子器件的关键电极材料在能源、信息、国防等重大领域具有广泛的应用价值和重要的研究意义。透明导电膜被广泛应用于触控屏、平板显示、太阳能光伏器件、电磁屏蔽、汽车窗加热、除霜除雾玻璃、抗静电涂层、变色玻璃、红外至雷达波段的宽频谱隐身材料及气体传感器等需求高导电、高透明领域[2]。
虽然国内透明导电膜应用十分广阔，但是透明导电膜技术还落后于国际一流厂商，市场定位还以中低端消费电子产品为主。但其开发资源丰富、成本低、绿色环保、光电性能良好、可满足光电器件发展需求的新型透明导电膜是该产业的未来发展趋势。
1.2研究意义
透明电极作为制备光电器件优越的光电功能材料，被广泛地应用于触摸屏［3］、发光二极管［4］、太阳能电池［5-7］以及传感器［8-10］等领域，ITO 有着对可见光优异的透过性，并且其导电性能也相当卓越，通常作为透明电极被应用到这些光电器件中。但随着智能穿戴设备的兴起，柔性电子作为其中的重要组成部分，受到人们的普遍关注，传统的 ITO 由于材料硬脆、弯曲易碎裂且制造成本高等缺点已经无法满足柔性电子器件的要求，迫切地需要寻求一种新的导电材料以代替 ITO。
金属（金、银、铜、镍等）微纳米颗粒因具有优良的物理化学性能，被广泛应用于电子、催化、抗菌、传感等领域。银微纳米颗粒的导电和导热性能良好，常被用作电极银浆和电子墨水的导电功能相。研究表明，具有球状或者类球状、分散性良好、粒度约为1μm的银微纳米颗粒能够赋予银厚膜良好的致密性和导电性[11-13]。而银浆在透明导电膜上的应用研究已较为普遍，对其研究对改进制备方法及探究路线有重大意义。
2.国内外研究现状
自从1907年Badeker[14]报道了通过热蒸发镉(Cd)使之氧化形成氧化镉(CdO)透明导电膜以来,透明导电膜的研究受到普遍重视。之后,透明导电膜材料的发展又经历了几个重要阶段: 20世纪60年代,掺锡的In2O3薄膜(即Indium Ti-nOxide简称ITO)成为透明导电膜材料的主体;70年代,为了进一步提高透明导电膜的导电性,人们利用金属材料具有良好的导电性能,运用纳米技术,开发了金属基复合多层膜,从而开辟了透明导电多层膜的研究领域; 80年代,掺杂铝的ZnO薄膜(即Al-doped ZnO简称ZAO膜)作为ITO的最佳替代材料而广泛研究,到了90年代,随着光电子产业的快速发展,透明导电膜的应用范围不断扩大,对其物理化学性能提出更高、更多的要求,这样多组元透明导电氧化物(即Transparent and Conductive Oxide简称TCO)材料、金属基复合多层膜[15]、导电高分子膜及其他新型透明导电膜材料的研究开发就应运而生。
2.1透明导电膜技术的实现
AU、Ag、CU、Rh、Pd、Al、Cr等金属，在形成厚度3nm~15nm的薄膜时具有一定程度的可见光透过性，曾被当成透明电极来使用。但金属薄膜对光的吸收相对太大，只能达到部分透明，而且物理硬度低、稳定性等较差，综合性能限制了其在更多领域的应用。为解决上述问题,获得综合性能较佳的透明导电材料，人们开始转向对氧化物、氮化物、氟化物等透明导电薄膜的研究。其中，金属氧化物透明导电薄膜（Transparent Conducting Oxide，简称为TCO）的研究取得了较快的发展。自从Badeker报道采用溅射热氧化的方法制备CdO薄膜以来，TOC逐渐成为透明导电膜研究的热点。对于自身满足化学计量配比的材料来说，制备性能优异的氧化物透明导电薄膜的唯一途径就是通过在具有宽的禁带宽度（大于3eV）的氧化物中控制引入非化学计量掺杂，以形成电子简并态,从而实现在不影响光性的同时提高氧化物的导电性能。同时围绕氧化金属透明导电薄膜研究开发了各种薄膜制备技术,如热喷涂法、磁控溅射法、溶胶-凝胶法、化学气相沉积法、辉光放电及激光烧结等方法,研制出了CdO、SnO2、In2O3、ZnO等氧化物透明导电薄膜。其中主要包括锑掺杂氧化锡（ATO），F掺杂氧化锡（FTO）和锡掺杂氧化铟（ITO）等几种类型。这些材料在电子、光电和机械等诸多领域产生了重大作用，如触摸屏、显示屏、光电器件、电阻膜、飞机和汽车玻璃的透明加热膜、设备的防静电膜、热反射膜和减反射膜等。
2.2透明导电膜技术的发展
目前，透明导电膜主要是围绕ITO材料制备透明导电膜的缺陷或者说不足而展开，研究方向主要包括其他类型氧化物（TCO）、金属纳米线（纳米银线等）、聚合物、碳纳米管等透明导电薄膜。其中，金属纳米银线、聚合物、碳纳米管透明导电薄膜在柔韧性，衬底选择性、制备成本等方面优于传统的ITO透明导电薄膜技术。目前来讲与真空镀膜技术相比，涂布成膜在大气中进行且无需昂贵的靶材和真空系统，但在平面显示领域大面积电阻均匀性和视觉均匀性等性能要求对涂布镀膜技术提出了巨大挑战。
还值得一提还有维纳米材料，像纳米Ag线技术。如大日本印刷和富士胶片利用纳米印刷技术将Ag线在薄膜上印刷图案来作为透明电极使用。国内相关技术较为领先的有苏州纳格光电公司利用纳米压印与纳米银浆印刷相结合的方法，将50纳米以下的纳米银颗粒“印”在膜上，过程简单、节能环保、一次实现所有图案化电极的技术也是全球首创。中国科学院化学研究所将喷墨技术应用于电子电路的制备，提出了利用喷墨打印过程中的咖啡环效应组装高精度电路的方法，通过表面能调控打印基底的浸润性，使得打印液滴在基材上具有稳定的三相接触线，成功组装得到线宽为5μm-10μm的金属纳米粒子沉积图形，可望应用于制备高透明导电薄膜。除此之外，中国科学院化学所提出的新型图案化技术简便地进行纳米粒子微、纳米尺度图案的精确组装，可以通过“印刷”方式大面积制备纳米粒子组装的精细图案和功能器件，乃至实现单个纳米粒子的组装与图案化，对透明导电薄膜技术发展提供了创新性的思路。
【参考文献】
[1]章峰勇.柔性透明导电膜的研究进展[J].信息记录材料, 2010,11(03):44-51. DOI:10.16009/j.cnki.cn13-1295/tq.2010.03.012.
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[15]蔡珣.透明导电薄膜研究进展.第十三届中国小电机技术研讨会论文集,2008.
				
			
		
	

2. 研究内容和问题

2.1本课题的基本内容

研究透明电导膜银浆组成对导电性能的影响

（1）透明电导膜银浆组成表设计

3. 设计方案和技术路线

4. 研究的条件和基础