深紫外激光辐照对自燃烧法制备IZO薄膜光电性质的影响研究

发布时间：2020-06-16 05:58

【摘要】：透明导电薄膜作为触摸屏、平板显示器和太阳能电池等光电器件的重要组成部分,其制备工艺直接影响到光电器件的成本和效率。与真空蒸镀、溅射等物理方法相比,溶胶凝胶法在制备透明导电薄膜时,具有操作简单、成本低廉、可大面积制备等优势,吸引了人们越来越多的关注。但是,传统溶胶凝胶法制备透明导电薄膜的过程中,必须经过高温退火处理才能获得良好光电性能,这极大地限制了此方法在柔性光电子领域中的应用。针对这一问题,我们使用自燃烧法与深紫外脉冲激光辐照相结合的方法,有效降低了溶胶凝胶法制备薄膜的温度,在较低(200℃)退火温度下,获得了与商用ITO光电性质相同的IZO透明导电薄膜。主要研究内容如下:1、研究了自燃烧法制备IZO薄膜的过程中退火温度和前驱体溶液In与Zn比例对薄膜的晶体结构和光电性质的影响。获得了IZO薄膜电阻率随薄膜中In和Zn的摩尔比例的变化规律,确定了在In与Zn的优化比例。通过热重-差热分析研究了自燃烧反应过程中IZO薄膜的放热和失重与薄膜的电学性质的关系。2、研究了深紫外激光辐照对自燃烧法制备的IZO薄膜光电性质的影响。我们分别研究了深紫外激光辐照对不同In与Zn比例、不同退火温度处理的IZO薄膜的光电性质的影响,发现紫外激光辐照可有效提高薄膜的导电性,与未经过激光辐照的样品相比,电导率可提高一个量级。同时,还研究了激光辐照能量密度的变化对IZO薄膜结晶性,表面形貌以及光电性质的影响。3、研究了深紫外激光辐照对IZO薄膜的作用机理。我们通过FTIR的测试分析,研究了深紫外脉冲激光辐照所引起的光、热效应对IZO薄膜中的有机杂质与羟基的去除作用。通过对比辐照前后IZO的XPS能谱,分析了深紫外激光辐照后薄膜中金属与氧离子的化学键的变化情况及其对电学性质的影响。利用深紫外激光辐照和自燃烧法相结合的方法,我们在200℃低温退火条件下成功制备出电阻率为4.2×10~(-3)?cm,透过率为91.8%(在550 nm处)的IZO薄膜。表明该方法可有望应用于大面积、柔性光电器件的制备。
【学位授予单位】：东北师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB383.2
【图文】：

透明导电薄膜,历程

第一章绪论透明导电薄膜简介及应用透明导电薄膜(Transparent conductors)是一种在可见光波段具有高透过率，同时又兼好导电性的光电材料[1,2]。对于传统导电薄膜而言，其光学透明性与导电性是不能兼，然而透明导电薄膜的打破了这一传统的规律，因为其兼具高透过性与导电性的特透明导电薄膜在电子器件、传感器、光学等许多领域都起着至关重要的作用，截止2016 年其市场份额约为 30 亿美元。透明导电薄膜的发展可以追溯到上个世纪，图 1-1明导电薄膜的发展进程。在 1902 年，人们首次研究生产的透明导电材料是 CdO 粉随后在 1907 年，Bakdeker 使用氧化溅射法制备了第一个 CdO 透明导电氧化物薄膜随后 R. Groth 组曾在 1969 年报道，使用喷雾法制备出透明导电 ITO 薄膜[4]，随着的发展使得 ITO 薄膜的光电性能逐渐的提高[5-9]，至今 ITO 薄膜仍是透明导电薄膜的主力。

透明导电薄膜,光电子器件,柔性,领域

图 1-2 透明导电薄膜在柔性光电子器件领域中的应用导电薄膜种类及研究进展明导电领域人们研究的材料种类主要有以碳材料为代表的二维材料，化物透明导电薄膜,如图 1-3 所示。其中新型碳基材料透明导电薄膜近前碳材料主要以石墨烯和碳纳米管为研究热点，使用化学气相沉积法有良好的导电性，同时也被成功应用到了柔性的光电子器件中，但石成本过高并且不能大面积生产等问题[23-26]。在 2004 年，Wu 组在 Sci有关于使用碳纳米管作为透明电极的文章，收到了广泛的关注[27]。但终无法克服碳纳米管接触电阻较大的问题，使碳纳米管在透明导电领大限制[28,29]。米线因其具有价格低廉，可大面积制备，良好的光电性质等优势成为008 年 Peter Peumans 等率先使用银纳米线制备出了导电性良好的透明电池中[30]。但金属纳米线作为透明导电薄膜仍存在很多问题，如纳米[31

【参考文献】