【摘要】：光電器件與我們的日常生活密切相關,在電腦、手機、家用電器等領域具有廣泛的應用。隨著社會的發(fā)展,常規(guī)的光電器件已經(jīng)不能滿足社會的需求,需要對其進行更新和升級。目前,溶液工藝制備的納米材料光電器件不但具有組裝器件靈活性高、成本低等特點,而且與當前社會發(fā)展低消耗相一致。另外,溶液工藝還能夠用來制備大面積、柔性、可伸縮的光電器件,滿足在電子皮膚、智能窗、機器人、柔性顯示等特定場合的需求。本文主要集中于納米材料的可控合成與光電性能調(diào)控,并通過溶液工藝組裝成各種光電器件。主要創(chuàng)新研究成果如下:1)透明導電氧化物(TCO)納米晶墨水基透明電極。針對目前溶液工藝制備(如熱注入法)透明導電氧化物納米晶具有對注入過程非常敏感,不易控制和量產(chǎn)化等局限,我們提出了簡單、易操作、通用、易擴大生產(chǎn)的一鍋方法制備TCO納米晶。所制備的納米晶能夠分散在各種有機溶劑中形成高穩(wěn)定性的墨水,穩(wěn)定性可達1年。制備過程中采用了一種廉價的長烷鏈醇(十二醇),而不是熱注入法常用昂貴的1,2-十六烷二醇。此制備方法具有普適性,不僅能夠用來制備TCO納米晶,而且還可以用來制備Fe3O4、Co O、Mn O、Cd O等納米晶。TCO納米晶因具有形貌均勻、尺寸分布窄、有效摻雜、膠體穩(wěn)定性好等特點,從而可以作為墨水制備平滑、無裂紋、高透明和導電的薄膜。尤其是銦錫氧化物(ITO)納米晶薄膜展現(xiàn)出87%的透過率和110Ω/sq的方塊電阻,在各種溶液工藝光電器件中具有潛在的應用價值。通過調(diào)控參數(shù),合成出不同形貌(球形、近三角狀、三臂枝化狀、四臂枝化狀)的ITO納米晶,并且展現(xiàn)出不同的局域表面等離子體共振(LSPR)性能,獲得了形貌依賴的LSPR。單分散的球形顆粒在波長為1606 nm處出現(xiàn)一個窄的LSPR峰。隨著各向異性生長,納米晶在長波長范圍出現(xiàn)了第二個峰,這主要是由于納米晶核和臂端的多重模式造成的。ITO納米晶形狀依賴的LSPR有助于加深對TCO納米晶LSPR的理解和認識,拓展其在表面等離子體領域中的應用。2)高穩(wěn)定性的Cu@Cu-Ni納米線彈性體復合材料電極。采用一鍋加熱Cu Cl2和Ni(acac)2的油胺溶液制備Cu@Cu-Ni納米線。納米線具有高質量的結晶殼層、清晰的界面、光滑的表面等特點。通過抽濾的方法獲得Cu納米線薄膜,進而轉移到PDMS襯底上,形成納米線彈性體。與商業(yè)化的柔性PET/ITO襯底相比,納米線彈性體展現(xiàn)出更優(yōu)異的光電性能和穩(wěn)定性,如在透過率為80%時,彈性體的方塊電阻為62.4Ω/sq,同時又具有抗氧化能力,抗彎曲、拉伸、扭轉能力。通過估算,Cu@Cu-Ni納米線彈性體復合材料的壽命約為1200天,能夠滿足各種產(chǎn)業(yè)化的需求。在各種彎曲(扭轉、拉伸等)情況下,Cu@Cu-Ni納米線彈性體復合材料電極,能夠很好地點亮OLED器件。另外,采用全溶液工藝成功制備了全納米線電極的柔性PLED(Cu納米線/PEDOT:PSS/Polymer/PFN/Ag納米線),器件展現(xiàn)出非常好的柔韌性。由于Cu的功函數(shù)為4.7 e V,比Ag納米線更適合作為PLED等光電器件的陽極。3)低成本溶液工藝Ag2S納米晶墨水的柔性阻變存儲器。首先,通過簡單的方法制備了尺寸約為10 nm的單分散Ag2S納米晶。納米晶能夠分散在各種有機溶劑中,形成穩(wěn)定長達1年的墨水。納米晶具有很好的成膜性,可以通過滴涂、旋涂、液-液界面等溶液工藝組裝成高質量的納米晶薄膜。隨后組裝了PET/ITO/Ag2S:PMMA/Ag柔性阻變存儲器。該器件表現(xiàn)出低的SET/RESET電壓(+1.03 V/-1.06 V)、良好的可柔性、優(yōu)異的數(shù)據(jù)保持性(104 s)和耐疲勞特性(100次)。溶液工藝的Ag2S納米晶阻變存儲器與產(chǎn)業(yè)化的噴墨印刷、roll-to-roll技術相兼容,將具有一定的實際應用價值。4)溶液工藝高效可轉移的Zn O納米線-on-納米片場發(fā)射體。通過化學氣相沉積法(CVD)在微尺度Zn O納米片襯底的中心高選擇性地外延生長了單根Zn O納米線。納米線與納米片之間陡峭的高質量界面,有利于提高其場發(fā)射性能。同時,納米結構本身自由站立的特性,使其在轉移過程中能夠保持很好的陣列和垂直性。通過滴涂納米結構Zn O納米線外延生長在納米片上(WOP)的分散液,獲得轉移的Zn O納米結構場發(fā)射體,轉移后的Zn O WOP納米結構保持了更好的場發(fā)射性能,具有最低的起始電場4.8 V/μm,最低的閾值電場8.1 V/μm,最高的發(fā)射電流密度7.8 m A/cm2,最高的場增強因子1004。這種新型Zn O WOP納米結構在可轉移或柔性光電子器件等方面具有潛在的應用價值。
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TB383.1

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本文編號：2525400