基于ITO纳米晶的透明导电薄膜
本文关键词：基于ITO纳米晶的透明导电薄膜，由笔耕文化传播整理发布。
【摘要】：锡掺杂氧化铟(ITO)是一种宽禁带、高掺杂的简并半导体材料。因其具有高可见光透过率、高电导率,是目前应用最广泛的透明导电材料。传统的磁控溅射制备的ITO薄膜不仅需要高真空等极端条件和复杂设备的支持,而且抗弯曲性能差。溶液法制备ITO薄膜作为一种新兴的技术,有望实现卷对卷(roll-to-roll)大面积印刷低成本的薄膜。然而常规的溶液法制备ITO薄膜往往需要高温热退火来提升薄膜的导电率,无法兼容柔性塑料衬底,因此寻找一种低温(200℃)溶液工艺制备ITO纳米晶薄膜是目前研究的重点。本文利用了热注入法合成了分散性良好的ITO纳米晶,并利用低温氧等离子体处理对ITO纳米晶薄膜进行处理,详细探讨了氧等离子体处理的机理。主要研究内容如下：1、利用有限配体保护机制,通过调整配体的量合成花形ITO纳米晶和球形ITO纳米晶,并对两种不同的ITO纳米晶进行了详细的表征。2、采用热处理和氧等离子体处理两种方法探讨了不同的后处理方法对ITO纳米晶薄膜的影响。结果表明,用氧等离子体处理方法制备的薄膜出电阻率为2.33×10-2Ω·cm,可见光透过率为92%,为目前低温溶液法制备的ITO薄膜的最佳水平。详细讨论了氧等离子体处理ITO纳米晶薄膜的机理,并将其应用到Cu/Ni合金纳米晶薄膜的处理上。3、将氧等离子体处理制备的ITO/PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)柔性衬底薄膜应用于柔性电容式压力传感器件的透明电极,表征了器件在压力探测中的灵敏度,稳定性以及位置探测能力。
【关键词】：ITO纳米晶 氧等离子体 薄膜 电阻率 电容式压力传感器
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB383.2
【目录】：
- 摘要5-6
- Abstract6-10
- 第一章 绪论10-34
- 1.1 引言10-11
- 1.2 透明导电氧化物薄膜的发展历程11
- 1.3 锡掺杂氧化铟的基本性质11-13
- 1.4 透明导电薄膜的常用制备方法13-15
- 1.4.1 磁控溅射13
- 1.4.2 脉冲激光沉积13-14
- 1.4.3 化学气相沉积14-15
- 1.4.4 溶液法15
- 1.5 溶液法制备ITO的研究进展15-26
- 1.5.1 前驱体法制备ITO16-19
- 1.5.2 纳米晶法制备ITO薄膜19-24
- 1.5.3 前驱体和纳米晶混合法24-26
- 1.6 透明导电薄膜的应用：柔性电容式压力传感器26-34
- 1.6.1 电介质研究28-29
- 1.6.2 电极材料研究29-34
- 第二章 实验原理方法及表征手段34-42
- 2.1 实验试剂及设备34-36
- 2.1.1 实验试剂34-35
- 2.1.2 实验装置及设备35-36
- 2.1.3 分析测试设备36
- 2.2 实验过程36-39
- 2.2.1 ITO纳米晶的合成36-37
- 2.2.2 Cu/Ni合金纳米晶的制备37
- 2.2.3 ITO薄膜的制备过程37-39
- 2.2.4 纳米晶ITO/PEN电极和压力传感器件的制备39
- 2.3 测试设备及原理39-42
- 2.3.1 傅立叶转换红外光谱分析仪(FTIR)39-40
- 2.3.2 紫外-可见-近红外分光光度仪(UV-Vis-NIR)40
- 2.3.3 X射线衍射仪(XRD)40-41
- 2.3.4 霍尔效应测试仪41-42
- 第三章 ITO纳米晶合成及薄膜制备42-52
- 3.1 ITO纳米晶的可控合成42-43
- 3.2 ITO纳米晶及薄膜表征和讨论43-48
- 3.2.1 TEM和XRD表征43-45
- 3.2.2 溶液的紫外可见近红外光吸收表征45-46
- 3.2.3 ITO纳米晶薄膜旋涂成膜后的SEM表征46-47
- 3.2.4 ITO纳米晶薄膜的AFM表征47-48
- 3.2.5 薄膜的UV-vis表征48
- 3.3 ITO纳米晶薄膜的热处理研究48-50
- 3.4 本章小节50-52
- 第四章 纳米晶薄膜的氧等离子体处理研究52-62
- 4.1 ITO纳米晶薄膜的氧等离子处理52-58
- 4.1.1 氧等离子体对配体的作用53-54
- 4.1.2 氧等离子体处理对电阻的影响54-58
- 4.2 Cu/Ni合金纳米晶薄膜的氧等离子体处理58-61
- 4.2.1 经过氧等离子体处理的Cu/Ni纳米晶薄膜的XRD58
- 4.2.2 经过氧等离子体处理的Cu/Ni合金纳米晶薄膜的XPS58-59
- 4.2.3 Cu/Ni合金纳米晶薄膜的电阻59-61
- 4.3 本章小结61-62
- 第五章 基于纳米晶ITO/PEN薄膜的柔性压力传感器件的制备和性能测试62-68
- 5.1 柔性电容式压力传感器件的制备62-63
- 5.1.1 ITO花形纳米晶的制备62
- 5.1.2 旋涂成膜62
- 5.1.3 器件的制备和测试62-63
- 5.2 柔性电容式压力传感器件的性能研究63-67
- 5.2.1 器件的柔性和透明性63
- 5.2.2 器件的灵敏度63-65
- 5.2.3 器件的稳定性65-66
- 5.2.4 器件的压力分辨显示能力66-67
- 5.3 本章小结67-68
- 第六章 结论和展望68-70
- 参考文献70-78
- 致谢78-80
- 个人简历80-82
- 攻读学位期间发表的论文与取得的其它研究成果82
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