本文關(guān)鍵詞：銅納米線透明導(dǎo)電薄膜的制備及性能研究

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【摘要】：氧化銦錫(ITO)透明導(dǎo)電薄膜因其優(yōu)異的光電性能廣泛應(yīng)用于電子器件領(lǐng)域,但其價(jià)格昂貴、資源稀少、柔性性能差等缺點(diǎn)促使科研人員尋找到ITO的替代材料。而一維銅納米線(Cu NWs)因其獨(dú)特的光電性能及耐彎折性成為當(dāng)下國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn),有望代替ITO應(yīng)用于透明導(dǎo)電薄膜市場(chǎng)。本文對(duì)Cu NWs的可控合成、透明導(dǎo)電薄膜的制備及其薄膜穩(wěn)定性進(jìn)行了研究。主要內(nèi)容及結(jié)論如下:(1)采用水熱還原法以二水合氯化銅為銅源,葡萄糖為還原劑,油胺和油酸為保護(hù)劑,聚乙烯砒咯烷酮(PVP)為分散劑在相對(duì)較低的溫度(115℃)下合成Cu NWs。系統(tǒng)研究了氯化銅、油胺、PVP的加入量以及反應(yīng)時(shí)間對(duì)產(chǎn)物形貌的影響。通過(guò)X射線衍射儀(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線光電子能譜(XPS)等表征對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行晶體結(jié)構(gòu)、形貌、元素分析,并對(duì)其生長(zhǎng)機(jī)理進(jìn)行了探究。結(jié)果表明,在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下,得到長(zhǎng)70μm,直徑65nm沿[110]生長(zhǎng)的面心立方Cu NWs。(2)采用抽濾法將Cu NWs的異丙醇分散液抽濾到混合纖維膜上,隨后將帶Cu NWs的膜面貼在玻璃襯底或聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)襯底上,在2kg壓力作用下將Cu NWs轉(zhuǎn)移至襯底上。通過(guò)改變Cu NWs體積的到不同密度的薄膜。隨后進(jìn)行薄膜燒結(jié)或者浸泡處理。研究表明,經(jīng)冰醋酸浸泡處理30s后Cu NWs/PET薄膜(60Ω/sq,T=90%)與還原氣氛下高溫(340℃,95%N2+5%H2)燒結(jié)處理Cu NWs/glass薄膜(55Ω/sq,T=90%)性能相當(dāng)。這種方法克服了柔性襯底不耐高溫的缺點(diǎn),同時(shí)Cu NWs/PET薄膜柔性性能優(yōu)異,在1000次彎曲測(cè)試后方阻幾乎沒(méi)發(fā)生變化。(3)采用射頻磁控濺射法在Cu NWs/PET薄膜上沉積鋁摻雜氧化鋅(AZO)保護(hù)層,形成Cu NWs/AZO/PET復(fù)合薄膜結(jié)構(gòu)提高薄膜穩(wěn)定性。研究了濺射時(shí)間(不同膜厚)對(duì)復(fù)合薄膜光電性能影響。結(jié)果表明,隨著AZO濺射時(shí)間的增加,復(fù)合薄膜的透過(guò)率降低,方阻增大。當(dāng)濺射時(shí)間在30min時(shí),AZO/Cu NWs/PET性能較好(62Ω/sq,84%),且能在恒溫恒濕(30℃,80%相對(duì)濕度)環(huán)境中存放50天,薄膜方阻僅增大2.4%。與之對(duì)比的Cu NWs/PET薄膜方阻在相同條件下放置數(shù)天后顯著增加。
【關(guān)鍵詞】：銅納米線 透明導(dǎo)電薄膜 光電性能 納米材料 柔性
【學(xué)位授予單位】：重慶理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB383.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 文獻(xiàn)綜述10-24
• 1.1 透明導(dǎo)電薄膜研究背景10-11
• 1.2 不同透明導(dǎo)電薄膜材料11-13
• 1.2.1 氧化銦錫膜11
• 1.2.2 氧化鋅基膜11
• 1.2.3 碳納米管膜11-12
• 1.2.4 石墨烯膜12
• 1.2.5 導(dǎo)電聚合物膜12
• 1.2.6 銀納米線膜12-13
• 1.3 銅納米線綜述13-20
• 1.3.1 銅納米線的合成13-16
• 1.3.1.1 模板合成法14
• 1.3.1.2 水熱還原法14-16
• 1.2.1.3 氣相沉積法16
• 1.3.2 銅納米線透明導(dǎo)電薄膜制備16-18
• 1.3.2.1 邁耶棒輥涂法16-17
• 1.2.2.2 旋涂法17-18
• 1.2.2.3 真空抽慮法18
• 1.3.3 銅納米線導(dǎo)電薄膜穩(wěn)定性研究18-20
• 1.4 銅納米線透明導(dǎo)電薄膜的運(yùn)用20-22
• 1.4.1 柔性透明電極20
• 1.4.2 太陽(yáng)能薄膜電池20-21
• 1.4.3 有機(jī)發(fā)光二極管21
• 1.4.4 催化劑21-22
• 1.4.5 其他運(yùn)用22
• 1.5 本論文主要研究目的、意義及內(nèi)容22-24
• 1.5.1 選題目的和意義22
• 1.5.2 論文研究?jī)?nèi)容22-24
• 2 銅納米線的合成及表征24-42
• 2.1 引言24
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分24-26
• 2.2.1 試劑及儀器24-26
• 2.2.2 銅納米線的合成26
• 2.3 銅納米線表征26-29
• 2.3.1 X-射線衍射儀26-27
• 2.3.2 掃描電子顯微鏡27-28
• 2.3.3 X射線光電子能譜28
• 2.3.4 紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)28-29
• 2.3.5 透射電子顯微鏡29
• 2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論29-40
• 2.4.1 標(biāo)準(zhǔn)條件下產(chǎn)物分析29-32
• 2.4.2 CuCl_2加入量對(duì)產(chǎn)物形貌影響32-33
• 2.4.3 反應(yīng)時(shí)間的影響33-34
• 2.4.4 保護(hù)劑對(duì)形貌的影響34-35
• 2.4.5 分散劑產(chǎn)物影響35-36
• 2.4.6 生長(zhǎng)機(jī)理探討36-39
• 2.4.7 不同銅鹽產(chǎn)物39-40
• 2.5 小結(jié)40-42
• 3 透明導(dǎo)電薄膜的制備及性能研究42-54
• 3.1 引言42
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分42-44
• 3.2.1 化學(xué)試劑及主要設(shè)備42-43
• 3.2.2 襯底的清洗43
• 3.2.3 抽濾法制備薄膜43-44
• 3.2.4 薄膜后處理44
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果44-52
• 3.3.1 退火處理對(duì)薄膜性能影響44-46
• 3.3.2 冰醋酸對(duì)薄膜光電性能影響46-48
• 3.3.3 不同密度對(duì)薄膜光電性能影響48-49
• 3.3.4 柔性性能測(cè)試49-52
• 3.4 小結(jié)52-54
• 4 薄膜穩(wěn)定性研究54-62
• 4.1 引言54
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分54-55
• 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果55-60
• 4.3.1 AZO-XRD分析55-57
• 4.3.2 AZO/Cu NWs/PET穩(wěn)定性研究57-60
• 4.4 小結(jié)60-62
• 5 結(jié)論與展望62-64
• 5.1 結(jié)論62-63
• 5.2 展望63-64
• 致謝64-66
• 參考文獻(xiàn)66-72
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及取得的研究成果72

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