銀納米線-氧化石墨烯復(fù)合透明導(dǎo)電薄膜的制備及性能研究
發(fā)布時(shí)間:2020-12-13 10:26
隨著柔性電子器件的快速發(fā)展,對(duì)其透明電極材料提出了可彎曲、可折疊的要求。銀納米線具有高的長(zhǎng)徑比、最好的導(dǎo)電性和較高的穩(wěn)定性,被認(rèn)為是傳統(tǒng)氧化銦錫(ITO)電極最理想的替代者。然而,銀納米線較差的抗氧化性能、較低的機(jī)械性能、較大的表面粗糙度,嚴(yán)重限制了其在柔性電子器件中的應(yīng)用,而提高光電性能、平整度和穩(wěn)定性已成為銀納米線透明導(dǎo)電薄膜電極主要的研究方向。本論文在綜合論述了銀納米線透明薄膜電極研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,分別采用邁耶棒涂布法和旋轉(zhuǎn)涂布法制備了銀納米線和氧化石墨烯復(fù)合透明導(dǎo)電薄膜電極材料,分析了復(fù)合透明薄膜電極材料的微觀結(jié)構(gòu)、表面特性和光電性能,探究了復(fù)合透明薄膜電極材料的熱穩(wěn)定性和機(jī)械穩(wěn)定性,并設(shè)計(jì)制作了有機(jī)發(fā)光二極(OLED)發(fā)光器件和薄膜加熱器件,為銀納米線基復(fù)合透明導(dǎo)電薄膜電極材料的應(yīng)用奠定重要基礎(chǔ)。主要的研究?jī)?nèi)容如下:(1)邁耶棒法制備銀納米線-氧化石墨烯柔性透明導(dǎo)電薄膜。通過配制銀納米線(AgNWs)墨水和氧化石墨烯(GO)墨水,以PET為襯底用邁耶棒涂布法將兩種墨水分層涂膜制備出AgNWs-GO復(fù)合透明導(dǎo)電薄膜。該復(fù)合薄膜具有優(yōu)越的光電性能,在保持550 nm透過率為87....
【文章來源】:浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:92 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
柔性顯示的發(fā)展趨勢(shì)和未來的應(yīng)用[2]
浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文2近年來,包括有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)、有機(jī)太陽能電池(OSC)、場(chǎng)效應(yīng)轉(zhuǎn)換器(FET)和智能窗口等光電子器件得到了廣泛的發(fā)展。在所有上述光電子器件中,透明電極無處不在。目前,導(dǎo)電金屬氧化物包括銦錫氧化物(ITO)、鋁摻雜氧化鋅和氟摻雜氧化錫(FTO)主導(dǎo)了商業(yè)透明電極的市常ITO由于其較低的方塊電阻(10Ω/sq)和較好的可見光透過率(93%)被廣泛應(yīng)用于透明導(dǎo)電薄膜(TCF)中。ITO(氧化銦錫)是在In2O3里摻入Sn后形成的n型半導(dǎo)體材料,它具有高的可見光透過率、高導(dǎo)電率、低的方阻、高的機(jī)械強(qiáng)度和優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性,因而被大量應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中。但是,ITO用于大批量生產(chǎn)目前也存在著很多局限性,大大限制了如今信息化發(fā)展對(duì)柔性電極材料的需要。首先,In在ITO中的含量高達(dá)75%以上,才能達(dá)到它優(yōu)異的光電性能,然而,In是地殼中的稀有元素,用于工業(yè)生產(chǎn)的ITO如此之大地消耗In元素,這就使得供應(yīng)緊張并且價(jià)格昂貴。其次,ITO是一種氧化物,有一定的脆性,容易產(chǎn)生裂紋從而導(dǎo)致失效,除此之外,使用化學(xué)氣相沉積(CVD)制備的ITO有著較為苛刻的沉積條件,在酸性和堿性條件下化學(xué)穩(wěn)定性差[3-5]等,這些不足之處使得ITO電極難以滿足日益增長(zhǎng)的光電器件的需求,特別是那些柔性、可伸縮和可彎曲的器件。為了滿足這一需求,研究者們開始探索第二代透明電極材料作為第一代透明電極ITO的替代品。因此,近年來大量可用于替代ITO的新興材料應(yīng)運(yùn)而生,包括碳納米管(CNTs)[6-8]、導(dǎo)電聚合物[9,10]、導(dǎo)電金屬氧化物[11,12]、金屬納米線(NWs)[13,14]、金屬納米顆粒(NPs)等等,如圖1.2所示。圖1.2幾種透明導(dǎo)電薄膜材料Fig.1.2Sometransparentconductivefilmmaterials.1.1.2透明導(dǎo)電薄膜的分類(1)透明導(dǎo)電氧化物
薣20]利用PEDOT:PSS作為透明電極代替ITO和金屬基TCEs用于電致發(fā)光器件(ECDs),如圖1.3所示,這種柔性的PEDOT:PSS基TCEs的電導(dǎo)率為1400~1500S·cm-1,品質(zhì)因子(FoM)為70-77,與ITO基的ECDs相比,PEDOT:PSS器件除了可以保持與其相當(dāng)?shù)碾娭伦兩珜?duì)比度、切換時(shí)間和著色效率,還具有較好的機(jī)械柔韌性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,這些器件在電化學(xué)循環(huán)和多次機(jī)械彎曲試驗(yàn)中表現(xiàn)出優(yōu)異的穩(wěn)定性,這些結(jié)果說明它可以作為ITO基ECDs的替代品。P3HT:PCBM是另外一種被用于制備薄膜的材料,但是與PEDOT:PSS導(dǎo)電薄膜相比,它的光學(xué)透明度較低。圖1.3PEDOT:PSS透明導(dǎo)電薄膜制備的柔性電致變色器件[20]Fig.1.3PEDOT:FlexibleelectrochromicdevicemadeofPSStransparentconductivefilm.(3)碳材料二維材料因其優(yōu)異的性能而被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域,尤其是石墨烯基二維材料,包括石墨烯(graphene)、氧化石墨烯(GO)[21]、還原氧化石墨烯(RGO)[22-24]等等。
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]Template-directed synthesis of Ag nanowire arrays by a simple paired cell method for SERS[J]. 莫家慶,侯軍偉,呂小毅. Optoelectronics Letters. 2015(06)
[2]半導(dǎo)體電學(xué)特性四探針測(cè)試技術(shù)的研究現(xiàn)狀[J]. 李建昌,王永,王丹,李永寬,巴德純. 真空. 2011(03)
[3]X射線光電子能譜[J]. 郭沁林. 物理. 2007(05)
碩士論文
[1]羥丙基甲基纖維素對(duì)黃土坡面水土養(yǎng)分流失的影響研究[D]. 任敏.西安理工大學(xué) 2019
[2]甲基硅倍半氧烷氣凝膠的制備及應(yīng)用研究[D]. 單加琪.浙江大學(xué) 2019
[3]化學(xué)氣相沉積法制備石墨烯薄膜及其光譜表征[D]. 李斌.鄭州大學(xué) 2019
[4]鈦酸銅鈣薄膜制備工藝及介電性能的研究[D]. 孫康.湖北大學(xué) 2018
[5]聚丙烯流延膜專用料的開發(fā)[D]. 劉自良.武漢工程大學(xué) 2016
[6]利用前驅(qū)分子在Au(111)表面制備石墨烯納米帶并進(jìn)行紫外光電子能譜研究[D]. 杜爽.浙江大學(xué) 2014
本文編號(hào):2914397
【文章來源】:浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:92 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
柔性顯示的發(fā)展趨勢(shì)和未來的應(yīng)用[2]
浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文2近年來,包括有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)、有機(jī)太陽能電池(OSC)、場(chǎng)效應(yīng)轉(zhuǎn)換器(FET)和智能窗口等光電子器件得到了廣泛的發(fā)展。在所有上述光電子器件中,透明電極無處不在。目前,導(dǎo)電金屬氧化物包括銦錫氧化物(ITO)、鋁摻雜氧化鋅和氟摻雜氧化錫(FTO)主導(dǎo)了商業(yè)透明電極的市常ITO由于其較低的方塊電阻(10Ω/sq)和較好的可見光透過率(93%)被廣泛應(yīng)用于透明導(dǎo)電薄膜(TCF)中。ITO(氧化銦錫)是在In2O3里摻入Sn后形成的n型半導(dǎo)體材料,它具有高的可見光透過率、高導(dǎo)電率、低的方阻、高的機(jī)械強(qiáng)度和優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性,因而被大量應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中。但是,ITO用于大批量生產(chǎn)目前也存在著很多局限性,大大限制了如今信息化發(fā)展對(duì)柔性電極材料的需要。首先,In在ITO中的含量高達(dá)75%以上,才能達(dá)到它優(yōu)異的光電性能,然而,In是地殼中的稀有元素,用于工業(yè)生產(chǎn)的ITO如此之大地消耗In元素,這就使得供應(yīng)緊張并且價(jià)格昂貴。其次,ITO是一種氧化物,有一定的脆性,容易產(chǎn)生裂紋從而導(dǎo)致失效,除此之外,使用化學(xué)氣相沉積(CVD)制備的ITO有著較為苛刻的沉積條件,在酸性和堿性條件下化學(xué)穩(wěn)定性差[3-5]等,這些不足之處使得ITO電極難以滿足日益增長(zhǎng)的光電器件的需求,特別是那些柔性、可伸縮和可彎曲的器件。為了滿足這一需求,研究者們開始探索第二代透明電極材料作為第一代透明電極ITO的替代品。因此,近年來大量可用于替代ITO的新興材料應(yīng)運(yùn)而生,包括碳納米管(CNTs)[6-8]、導(dǎo)電聚合物[9,10]、導(dǎo)電金屬氧化物[11,12]、金屬納米線(NWs)[13,14]、金屬納米顆粒(NPs)等等,如圖1.2所示。圖1.2幾種透明導(dǎo)電薄膜材料Fig.1.2Sometransparentconductivefilmmaterials.1.1.2透明導(dǎo)電薄膜的分類(1)透明導(dǎo)電氧化物
薣20]利用PEDOT:PSS作為透明電極代替ITO和金屬基TCEs用于電致發(fā)光器件(ECDs),如圖1.3所示,這種柔性的PEDOT:PSS基TCEs的電導(dǎo)率為1400~1500S·cm-1,品質(zhì)因子(FoM)為70-77,與ITO基的ECDs相比,PEDOT:PSS器件除了可以保持與其相當(dāng)?shù)碾娭伦兩珜?duì)比度、切換時(shí)間和著色效率,還具有較好的機(jī)械柔韌性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,這些器件在電化學(xué)循環(huán)和多次機(jī)械彎曲試驗(yàn)中表現(xiàn)出優(yōu)異的穩(wěn)定性,這些結(jié)果說明它可以作為ITO基ECDs的替代品。P3HT:PCBM是另外一種被用于制備薄膜的材料,但是與PEDOT:PSS導(dǎo)電薄膜相比,它的光學(xué)透明度較低。圖1.3PEDOT:PSS透明導(dǎo)電薄膜制備的柔性電致變色器件[20]Fig.1.3PEDOT:FlexibleelectrochromicdevicemadeofPSStransparentconductivefilm.(3)碳材料二維材料因其優(yōu)異的性能而被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域,尤其是石墨烯基二維材料,包括石墨烯(graphene)、氧化石墨烯(GO)[21]、還原氧化石墨烯(RGO)[22-24]等等。
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]Template-directed synthesis of Ag nanowire arrays by a simple paired cell method for SERS[J]. 莫家慶,侯軍偉,呂小毅. Optoelectronics Letters. 2015(06)
[2]半導(dǎo)體電學(xué)特性四探針測(cè)試技術(shù)的研究現(xiàn)狀[J]. 李建昌,王永,王丹,李永寬,巴德純. 真空. 2011(03)
[3]X射線光電子能譜[J]. 郭沁林. 物理. 2007(05)
碩士論文
[1]羥丙基甲基纖維素對(duì)黃土坡面水土養(yǎng)分流失的影響研究[D]. 任敏.西安理工大學(xué) 2019
[2]甲基硅倍半氧烷氣凝膠的制備及應(yīng)用研究[D]. 單加琪.浙江大學(xué) 2019
[3]化學(xué)氣相沉積法制備石墨烯薄膜及其光譜表征[D]. 李斌.鄭州大學(xué) 2019
[4]鈦酸銅鈣薄膜制備工藝及介電性能的研究[D]. 孫康.湖北大學(xué) 2018
[5]聚丙烯流延膜專用料的開發(fā)[D]. 劉自良.武漢工程大學(xué) 2016
[6]利用前驅(qū)分子在Au(111)表面制備石墨烯納米帶并進(jìn)行紫外光電子能譜研究[D]. 杜爽.浙江大學(xué) 2014
本文編號(hào):2914397
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