银纳米线-氧化石墨烯复合透明导电薄膜的制备及性能研究
发布时间：2020-12-13 10:26
随着柔性电子器件的快速发展,对其透明电极材料提出了可弯曲、可折叠的要求。银纳米线具有高的长径比、最好的导电性和较高的稳定性,被认为是传统氧化铟锡（ITO）电极最理想的替代者。然而,银纳米线较差的抗氧化性能、较低的机械性能、较大的表面粗糙度,严重限制了其在柔性电子器件中的应用,而提高光电性能、平整度和稳定性已成为银纳米线透明导电薄膜电极主要的研究方向。本论文在综合论述了银纳米线透明薄膜电极研究现状的基础上,分别采用迈耶棒涂布法和旋转涂布法制备了银纳米线和氧化石墨烯复合透明导电薄膜电极材料,分析了复合透明薄膜电极材料的微观结构、表面特性和光电性能,探究了复合透明薄膜电极材料的热稳定性和机械稳定性,并设计制作了有机发光二极（OLED）发光器件和薄膜加热器件,为银纳米线基复合透明导电薄膜电极材料的应用奠定重要基础。主要的研究内容如下:（1）迈耶棒法制备银纳米线-氧化石墨烯柔性透明导电薄膜。通过配制银纳米线（AgNWs）墨水和氧化石墨烯（GO）墨水,以PET为衬底用迈耶棒涂布法将两种墨水分层涂膜制备出AgNWs-GO复合透明导电薄膜。该复合薄膜具有优越的光电性能,在保持550 nm透过率为87....
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
柔性显示的发展趋势和未来的应用[2]
浙江大学硕士学位论文2近年来，包括有机发光二极管(OLED)、有机太阳能电池(OSC)、场效应转换器(FET)和智能窗口等光电子器件得到了广泛的发展。在所有上述光电子器件中，透明电极无处不在。目前，导电金属氧化物包括铟锡氧化物(ITO)、铝掺杂氧化锌和氟掺杂氧化锡(FTO)主导了商业透明电极的市常ITO由于其较低的方块电阻(10Ω/sq)和较好的可见光透过率(93%)被广泛应用于透明导电薄膜(TCF)中。ITO(氧化铟锡)是在In2O3里掺入Sn后形成的n型半导体材料，它具有高的可见光透过率、高导电率、低的方阻、高的机械强度和优异的化学稳定性，因而被大量应用于实际生产中。但是，ITO用于大批量生产目前也存在着很多局限性，大大限制了如今信息化发展对柔性电极材料的需要。首先，In在ITO中的含量高达75%以上，才能达到它优异的光电性能，然而，In是地壳中的稀有元素，用于工业生产的ITO如此之大地消耗In元素，这就使得供应紧张并且价格昂贵。其次，ITO是一种氧化物，有一定的脆性，容易产生裂纹从而导致失效，除此之外，使用化学气相沉积（CVD）制备的ITO有着较为苛刻的沉积条件，在酸性和碱性条件下化学稳定性差[3-5]等，这些不足之处使得ITO电极难以满足日益增长的光电器件的需求，特别是那些柔性、可伸缩和可弯曲的器件。为了满足这一需求，研究者们开始探索第二代透明电极材料作为第一代透明电极ITO的替代品。因此，近年来大量可用于替代ITO的新兴材料应运而生，包括碳纳米管(CNTs)[6-8]、导电聚合物[9,10]、导电金属氧化物[11,12]、金属纳米线(NWs)[13,14]、金属纳米颗粒(NPs)等等，如图1.2所示。图1.2几种透明导电薄膜材料Fig.1.2Sometransparentconductivefilmmaterials.1.1.2透明导电薄膜的分类(1)透明导电氧化物
薣20]利用PEDOT:PSS作为透明电极代替ITO和金属基TCEs用于电致发光器件(ECDs)，如图1.3所示，这种柔性的PEDOT:PSS基TCEs的电导率为1400~1500S·cm-1，品质因子(FoM)为70-77，与ITO基的ECDs相比，PEDOT:PSS器件除了可以保持与其相当的电致变色对比度、切换时间和着色效率，还具有较好的机械柔韧性。实验结果表明，这些器件在电化学循环和多次机械弯曲试验中表现出优异的稳定性，这些结果说明它可以作为ITO基ECDs的替代品。P3HT:PCBM是另外一种被用于制备薄膜的材料，但是与PEDOT:PSS导电薄膜相比，它的光学透明度较低。图1.3PEDOT:PSS透明导电薄膜制备的柔性电致变色器件[20]Fig.1.3PEDOT:FlexibleelectrochromicdevicemadeofPSStransparentconductivefilm.(3)碳材料二维材料因其优异的性能而被广泛应用于各个领域，尤其是石墨烯基二维材料，包括石墨烯(graphene)、氧化石墨烯(GO)[21]、还原氧化石墨烯(RGO)[22-24]等等。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Template-directed synthesis of Ag nanowire arrays by a simple paired cell method for SERS[J]. 莫家庆,侯军伟,吕小毅. Optoelectronics Letters. 2015(06)
[2]半导体电学特性四探针测试技术的研究现状[J]. 李建昌,王永,王丹,李永宽,巴德纯. 真空. 2011(03)
[3]X射线光电子能谱[J]. 郭沁林. 物理. 2007(05)
硕士论文
[1]羟丙基甲基纤维素对黄土坡面水土养分流失的影响研究[D]. 任敏.西安理工大学 2019
[2]甲基硅倍半氧烷气凝胶的制备及应用研究[D]. 单加琪.浙江大学 2019
[3]化学气相沉积法制备石墨烯薄膜及其光谱表征[D]. 李斌.郑州大学 2019
[4]钛酸铜钙薄膜制备工艺及介电性能的研究[D]. 孙康.湖北大学 2018
[5]聚丙烯流延膜专用料的开发[D]. 刘自良.武汉工程大学 2016
[6]利用前驱分子在Au(111)表面制备石墨烯纳米带并进行紫外光电子能谱研究[D]. 杜爽.浙江大学 2014
本文编号：2914397
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
柔性显示的发展趋势和未来的应用[2]
浙江大学硕士学位论文2近年来，包括有机发光二极管(OLED)、有机太阳能电池(OSC)、场效应转换器(FET)和智能窗口等光电子器件得到了广泛的发展。在所有上述光电子器件中，透明电极无处不在。目前，导电金属氧化物包括铟锡氧化物(ITO)、铝掺杂氧化锌和氟掺杂氧化锡(FTO)主导了商业透明电极的市常ITO由于其较低的方块电阻(10Ω/sq)和较好的可见光透过率(93%)被广泛应用于透明导电薄膜(TCF)中。ITO(氧化铟锡)是在In2O3里掺入Sn后形成的n型半导体材料，它具有高的可见光透过率、高导电率、低的方阻、高的机械强度和优异的化学稳定性，因而被大量应用于实际生产中。但是，ITO用于大批量生产目前也存在着很多局限性，大大限制了如今信息化发展对柔性电极材料的需要。首先，In在ITO中的含量高达75%以上，才能达到它优异的光电性能，然而，In是地壳中的稀有元素，用于工业生产的ITO如此之大地消耗In元素，这就使得供应紧张并且价格昂贵。其次，ITO是一种氧化物，有一定的脆性，容易产生裂纹从而导致失效，除此之外，使用化学气相沉积（CVD）制备的ITO有着较为苛刻的沉积条件，在酸性和碱性条件下化学稳定性差[3-5]等，这些不足之处使得ITO电极难以满足日益增长的光电器件的需求，特别是那些柔性、可伸缩和可弯曲的器件。为了满足这一需求，研究者们开始探索第二代透明电极材料作为第一代透明电极ITO的替代品。因此，近年来大量可用于替代ITO的新兴材料应运而生，包括碳纳米管(CNTs)[6-8]、导电聚合物[9,10]、导电金属氧化物[11,12]、金属纳米线(NWs)[13,14]、金属纳米颗粒(NPs)等等，如图1.2所示。图1.2几种透明导电薄膜材料Fig.1.2Sometransparentconductivefilmmaterials.1.1.2透明导电薄膜的分类(1)透明导电氧化物
薣20]利用PEDOT:PSS作为透明电极代替ITO和金属基TCEs用于电致发光器件(ECDs)，如图1.3所示，这种柔性的PEDOT:PSS基TCEs的电导率为1400~1500S·cm-1，品质因子(FoM)为70-77，与ITO基的ECDs相比，PEDOT:PSS器件除了可以保持与其相当的电致变色对比度、切换时间和着色效率，还具有较好的机械柔韧性。实验结果表明，这些器件在电化学循环和多次机械弯曲试验中表现出优异的稳定性，这些结果说明它可以作为ITO基ECDs的替代品。P3HT:PCBM是另外一种被用于制备薄膜的材料，但是与PEDOT:PSS导电薄膜相比，它的光学透明度较低。图1.3PEDOT:PSS透明导电薄膜制备的柔性电致变色器件[20]Fig.1.3PEDOT:FlexibleelectrochromicdevicemadeofPSStransparentconductivefilm.(3)碳材料二维材料因其优异的性能而被广泛应用于各个领域，尤其是石墨烯基二维材料，包括石墨烯(graphene)、氧化石墨烯(GO)[21]、还原氧化石墨烯(RGO)[22-24]等等。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Template-directed synthesis of Ag nanowire arrays by a simple paired cell method for SERS[J]. 莫家庆,侯军伟,吕小毅. Optoelectronics Letters. 2015(06)
[2]半导体电学特性四探针测试技术的研究现状[J]. 李建昌,王永,王丹,李永宽,巴德纯. 真空. 2011(03)
[3]X射线光电子能谱[J]. 郭沁林. 物理. 2007(05)
硕士论文
[1]羟丙基甲基纤维素对黄土坡面水土养分流失的影响研究[D]. 任敏.西安理工大学 2019
[2]甲基硅倍半氧烷气凝胶的制备及应用研究[D]. 单加琪.浙江大学 2019
[3]化学气相沉积法制备石墨烯薄膜及其光谱表征[D]. 李斌.郑州大学 2019
[4]钛酸铜钙薄膜制备工艺及介电性能的研究[D]. 孙康.湖北大学 2018
[5]聚丙烯流延膜专用料的开发[D]. 刘自良.武汉工程大学 2016
[6]利用前驱分子在Au(111)表面制备石墨烯纳米带并进行紫外光电子能谱研究[D]. 杜爽.浙江大学 2014
本文编号：2914397
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