激光定域去除制备金属网格型透明电极的研究

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金属网格型透明电极具有导电性好、透光率高、可挠曲性好、原材料易于获取等优势,被广泛应用于触摸屏、太阳能电池、液晶显示器、有机发光二极管(OLED)等器件。随着对综合光电性能更加优异的金属网格型透明电极需求的不断增加,人们对制备方法不断进行升级创新。现有制备金属网格型透明电极的方法或多或少地存在着一些问题,而关于利用激光定域去除制备形状可调的金属网格型透明电极的研究却鲜有报道。基于此,本文提出利用激光定域去除(即选择性激光烧蚀)制备金属网格型透明电极,研究了激光定域去除参数和网格阵列参数对金属网格型透明电极的制备与性能的影响,获得了部分有意义的结果。1、采用532 nm纳秒脉冲激光对通过磁控溅射技术沉积在玻璃基底上的Ag薄膜进行激光烧蚀去除,在单次和多次扫描条件下,系统性地研究了不同激光能量密度和离焦量组合对100 nm厚Ag薄膜上激光烧蚀凹槽宽度和深度的影响以及扫描次数对600 nm厚Ag薄膜上激光烧蚀凹槽宽度和深度的影响,并探讨了激光烧蚀去除的机理。结果表明,根据辐照在Ag薄膜表面单位面积激光能量的不同,去除机制主要可分为激光诱导热弹力去除和薄膜材料的汽化去除,激光诱导热弹力去除主要通过对晶界结合力弱的区域进行剪切而实现,汽化去除主要通过电子-电子或电子-声子耦合使晶格温度升高至熔点以上而实现。在激光能量密度从0.11.8 J/cm2、离焦量从02.0 mm的组合下,单次扫描激光烧蚀可以实现宽度为53196μm和深度为56196 nm的激光烧蚀凹槽的制备。在恒定激光能量密度(0.8 J/cm2)和离焦量(1.0 mm)的组合下,多次扫描激光烧蚀凹槽的宽度变化不明显,深度随扫描次数的增加呈线性增大,进一步增加扫描次数可以实现厚度更大的Ag薄膜的烧蚀去除。2、采用532 nm纳秒脉冲激光对通过磁控溅射技术沉积在玻璃基底上的100 nm厚的Ag薄膜进行激光烧蚀去除,研究了激光扫描速度、扫描间隔和扫描方式对激光烧蚀凹槽或图案边缘质量的影响。结果表明,在激光能量密度为0.8 J/cm2和离焦量为1.0 mm的组合下,当激光扫描速度为15 mm/s、扫描间隔低于90μm、扫描方式为框式系列扫描(FTSS)或框线复合扫描(FLCS)时,获得的激光烧蚀凹槽或图案的边缘较为平整,无明显物质残留和热影响区。与传统线式循环扫描(LTCS)方式下获得了烧蚀图案的样品相比,利用FTSS和FLCS方式获得烧蚀图案的样品具有更高的透光率。3、采用激光定域去除技术对玻璃基底上的Ag薄膜进行选择性烧蚀,制备Ag网格型透明电极,分别研究网格高度、网格间隔、网格线宽和扫描方式对Ag网格型透明电极形貌和光电性能的影响。结果表明,当Ag网格高度为800 nm、网格间隔为1.0mm、网格线宽为90μm、扫描方式为FLCS时,Ag网格型透明电极具有最佳的综合光电性能,在380780 nm波段的平均透光率为80.52%,方块电阻为0.88?/sq,品质因子为13.02×10–2Ω–1
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