本文關鍵詞：銀納米線與金屬氧化物復合型透明導電薄膜的制備及其光電特性研究　出處：《東北師范大學》2016年博士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：透明電極是太陽能電池、大屏幕顯示和便攜式電子設備上重要的組成部分,應用前景十分廣闊。隨著有機和柔性電子器件的興起,傳統的透明金屬氧化物電極ITO和FTO已經不能滿足行業(yè)的需求,因此尋找合適的替代材料是透明導電領域的熱點課題。在眾多的備選材料中,隨機排布的銀納米線網絡以其優(yōu)良的導電性、寬光譜透過性和延展性成為最具希望的候選者之一。然而,單純的銀納米線網絡容易氧化,與襯底間附著力低的缺點極大的限制了它的應用。此外,銦鋅氧(IZO)等非晶態(tài)合金氧化物材料不但具有電學參數可調的優(yōu)勢,而且具有穩(wěn)定性好,可彎折的特點,已成為材料研究的重要方向。但是,人們對非晶氧化物材料的認識還不夠全面,尚需從理論和實驗方面開展深入研究。本論文將銀納米線網絡和非晶合金氧化物有機的結合起來,發(fā)揮兩種材料各自的優(yōu)勢,構建了銀納米線與氧化物復合型透明導電薄膜,并研究了復合電極的光電性質與結構變化的依賴關系;同時,還研究了物理沉積法制備的非晶IZO薄膜的光電性質和復合電極中銀納米網絡與入射光波的作用規(guī)律。主要內容如下:首先利用脈沖激光沉積的方法分別在氬氣和氧氣下制備了多晶相和非晶相銦鋅氧(IZO)薄膜,發(fā)現在氧氣生長條件下,能夠得到高遷移率的非晶IZO薄膜。并運用分子運動理論詳細的解釋了其結構特征與表面形貌所形成的原因。根據IZO薄膜的遷移率和載流子濃度的溫度變化關系研究了非晶薄膜中載流子的散射機制。運用莫斯-布爾斯坦效應和帶邊重整化的理論解釋了IZO薄膜光學帶隙隨載流子濃度的變化。其次,我們將非晶的IZO薄膜與銀納米線進行了復合。IZO不僅作為保護層大幅度的提高了銀納米線網格的抗氧化能力以及機械穩(wěn)定性,同時導電的IZO顆粒在幾乎不損失透過率的情況下使得復合薄膜的面電阻顯著降低。我們在不同的測試溫度和注入電流下研究了復合薄膜中電子的輸運特性,證實了無機物IZO在復合薄膜中可以作為輔助通路參與電子的輸運。隨后通過伏安特性曲線測試及數據的擬合驗證了金屬銀納米線與非晶IZO接觸時,電子的輸運屬于熱電子發(fā)射理論,并得出其伏安特性表達式。最后,我們使用原子層沉積技術,在低溫條件下制備了銀納米線與鋁摻氧化鋅復合型透明導電薄膜。Haccke公式和滲透理論均表明復合薄膜具有比復合前的兩種材料更好的光電性能。將復合電極應用于紫外LED的對比試驗證明銀納米線網格不但能夠提高電子注入效率,而且可作為局域表面等離子體與ZnO激子共振耦合大幅度提高LED器件的光出射效率。較于傳統的氧化物電極,復合薄膜中銀納米結構獨特的散射特性還擴展了LED出射光的角度分布。
【學位授予單位】：東北師范大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O484

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本文編號：1318210