还原石墨烯氧化物—银纳米线柔性复合电极的制备与性能研究

发布时间：2018-01-12 00:22

本文关键词：还原石墨烯氧化物—银纳米线柔性复合电极的制备与性能研究　出处：《吉林大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：透明导电电极作为光电器件必不可少的组成部分,具有很高的实用价值,已成为近年来科研工作者的一个研究重点。伴随着实际应用的需求,可拉伸、可挠式、可穿戴等概念的逐个问世,实现柔性光电器件也已成为大势所趋。而其中首当其冲的就是如何实现具有优异光学、电学性能,且稳定性良好的柔性透明导电电极。现在应用比较普遍的氧化铟锡电极制备过程通常伴随高温溅射,而柔性电极通常都承受不了如此高的温度,很难将其制备在柔性衬底上。即使使用低温工艺将氧化铟锡制备在柔性PET衬底上,其导电性也会急剧下降,所以寻求新材料代替传统的ITO电极在实现柔性光电器件的道路上有重要而深远的意义。石墨烯作为碳纳米家族的一员,因其优异的光学性能和电学性能,以及很高的机械强度、化学稳定性,作为透明电极材料在柔性光电器件中有很大的应用潜力。本文将探索还原石墨烯氧化物在柔性透明电极领域应用的可能性,但由于石墨烯自身晶界的存在,以及在制备过程中褶皱、折叠、缺陷的产生,都会影响载流子的传输能力,从而影响其电学性能。本研究通过还原石墨烯氧化物(RGO)结合银纳米线(AgNW)来制备复合电极,并通过薄膜转写工艺实现柔性,获得高透过率和高导电性的柔性还原石墨烯氧化物-银纳米线(RGO-AgNW)复合电极。我们首先利用工艺简单的旋转涂覆法将低浓度的银纳米线旋涂在还原石墨烯氧化物(RGO)上,使得其可以搭接在RGO的晶界、褶皱处,从而在保证透过率的条件下,提高电极的导电性能。结合薄膜转写工艺,最终制备了电阻低至420Ω/sq且透过率在550nm处可达62%的RGO-AgNW柔性复合电极。复合电极具有良好的柔性以及机械稳定性,随着弯折次数的增加,电阻没有明显变化。为了进一步提高柔性复合电极的平整度,我们引入PEDOT:PSS优化其表面,可以使复合电极的粗糙度有效降至2.12nm。这种具有良好的导电性、透过率以及柔性的还原石墨烯氧化物-银纳米线复合电极可以广泛地应用于柔性光电器件中。然后我们采用滤膜法制备还原石墨烯氧化物-银纳米线薄膜,通过控制石墨烯氧化物-银纳米线混合溶液用量,从而改变薄膜厚度。并通过乙醇稀释肼,降低还原剂肼的浓度,与此同时,也降低还原温度从而减慢石墨烯氧化物还原速度,最终达到提高还原后薄膜表面质量的目的。此方法中,我们仍采用薄膜转写工艺制备柔性透明电极。最终经过还原条件的优化,我们成功制备了方块电阻为722Ω/sq,透过率为60%的柔性透明导电电极。与利用旋转涂覆法制备电极的结果相比,这一方法在同等的透过率条件下,虽然电学性能有所下降,但表面平整度有所提高。
[Abstract]:A flexible transparent conductive electrode with excellent optical , electrical properties and high electrical conductivity has been developed . A flexible transparent conductive electrode with a transmittance of 60 % . Compared with the result of using the spin coating method to prepare the electrode , this method has improved electrical performance under the same transmittance condition , but the surface flatness is improved .

【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O646.54;TB383.1

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