柔性导电膜的基材选择与处理优化方案

1.柔性导电膜基材的选择

柔性导电膜基材的选择，一般要考虑到以下几点。

①良好的透光性。500nm以上波长的透光率超过90%。

②良好的耐热性。满足磁控溅射等工艺要求，玻璃化转变温度在250℃以上，并能保持良好的机械强度。

③与导电薄膜的热膨胀系数要匹配。

④与导电薄膜的黏附性好。

⑤表面光洁、平整、无针孔、瑕点。

⑥阻氧、阻水蒸气性能好。

⑦化学稳定。

根据以上基本要求，可用基材有：米拉（Mylar）薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚碳酸酯（PC）、聚丙烯（PP）、聚酰亚胺（PI）、对苯二甲酰胺（PPA）、聚四氟乙烯（PTFE）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）等。常用的是PET和PI，PET可短期耐受150℃高温，PI可耐受400℃以下高温，温度升高时，薄膜致密性提高，密度增加。此外，导电层薄膜在基材上的附着性，影响应用性能。

（1）聚酰亚胺（PI）

在聚酰亚胺基材上采用磁控溅射方法制备ZnO：AI的透明导电膜，可见透光率74%，最低电阻率为8.5×10-4Ω·cm。

（2）聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）

聚对苯二甲酸乙二醇酯无色透明，机械性能优良，气密性好，耐热温度可达到150℃，可用作透明导电膜的基材材料。(www.xing528.com)

（3）其他聚合物基材

有人在柔性透明基材如PC和环烯烃共聚物（COC）上，利用射频磁控溅射技术沉积ITO导电膜，考察了溅射功率、厚度、氧气流量对ITO膜光学性能和电性能的影响。发现沉积在玻璃、PC和COC上的ITO膜，可见透光率为85%～90%，电阻率分别为6.35×10-4Ω·cm、5.86×10-4Ω·cm和6.72×10-4Ω·cm，优选的ITO厚度为150～300nm。

2.柔性导电膜基材的处理

有机柔性基材不耐高温，给导电薄膜的沉积带来较大的难度。沉积材料的附着晶化一般要高于300℃，而一般的有机基材在130℃左右即开始变形；当基材温度太低时，沉积上去的原子团没有足够的能量迁移、结晶，增加薄膜中的缺陷，使获得的薄膜晶粒尺寸偏小，电阻率偏大，可见透光率低。

有机柔性基材与导电薄膜的晶格匹配也不如玻璃基材，薄膜不易附着。尤其当基材温度较低时，键合作用很弱，导电薄膜容易脱落或根本无法成膜；此外，对氧气、水蒸气的阻隔性能差。与此同时，有机基材的表面平整度较差，造成沉积的导电薄膜厚度不均匀，这些特点使在柔性基材上制备的透明导电膜的电阻率较大。因此，需要提高有机柔性基材的耐热温度和表面均匀性，增加与导电薄膜的晶格匹配性。

为了降低透明导电薄膜的电阻率，在沉积透明导电膜之前，可以通过以下方法，对柔性基材进行处理。

①在基材上施加一负偏压。

②在柔性基材上沉积无机缓冲层。

③在柔性基材上沉积有机缓冲层，如聚酰亚胺、聚对二甲苯等。

此外，偶联剂是有效连接无机材料与有机材料的桥梁，柔性基材通过硅烷偶联剂的处理，表面性能也可以得到明显改善。

无色聚酰亚胺膜是研究及产业化方向之一。表5-10是几种无色聚酰亚胺材料性能对比及应用。

表5-10　无色PI膜性能对比及应用