银纳米线与金属氧化物复合型透明导电薄膜的制备及其光电特性研究

发布时间：2017-12-22 03:15

  本文关键词：银纳米线与金属氧化物复合型透明导电薄膜的制备及其光电特性研究　出处：《东北师范大学》2016年博士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：透明电极是太阳能电池、大屏幕显示和便携式电子设备上重要的组成部分,应用前景十分广阔。随着有机和柔性电子器件的兴起,传统的透明金属氧化物电极ITO和FTO已经不能满足行业的需求,因此寻找合适的替代材料是透明导电领域的热点课题。在众多的备选材料中,随机排布的银纳米线网络以其优良的导电性、宽光谱透过性和延展性成为最具希望的候选者之一。然而,单纯的银纳米线网络容易氧化,与衬底间附着力低的缺点极大的限制了它的应用。此外,铟锌氧(IZO)等非晶态合金氧化物材料不但具有电学参数可调的优势,而且具有稳定性好,可弯折的特点,已成为材料研究的重要方向。但是,人们对非晶氧化物材料的认识还不够全面,尚需从理论和实验方面开展深入研究。本论文将银纳米线网络和非晶合金氧化物有机的结合起来,发挥两种材料各自的优势,构建了银纳米线与氧化物复合型透明导电薄膜,并研究了复合电极的光电性质与结构变化的依赖关系;同时,还研究了物理沉积法制备的非晶IZO薄膜的光电性质和复合电极中银纳米网络与入射光波的作用规律。主要内容如下:首先利用脉冲激光沉积的方法分别在氩气和氧气下制备了多晶相和非晶相铟锌氧(IZO)薄膜,发现在氧气生长条件下,能够得到高迁移率的非晶IZO薄膜。并运用分子运动理论详细的解释了其结构特征与表面形貌所形成的原因。根据IZO薄膜的迁移率和载流子浓度的温度变化关系研究了非晶薄膜中载流子的散射机制。运用莫斯-布尔斯坦效应和带边重整化的理论解释了IZO薄膜光学带隙随载流子浓度的变化。其次,我们将非晶的IZO薄膜与银纳米线进行了复合。IZO不仅作为保护层大幅度的提高了银纳米线网格的抗氧化能力以及机械稳定性,同时导电的IZO颗粒在几乎不损失透过率的情况下使得复合薄膜的面电阻显著降低。我们在不同的测试温度和注入电流下研究了复合薄膜中电子的输运特性,证实了无机物IZO在复合薄膜中可以作为辅助通路参与电子的输运。随后通过伏安特性曲线测试及数据的拟合验证了金属银纳米线与非晶IZO接触时,电子的输运属于热电子发射理论,并得出其伏安特性表达式。最后,我们使用原子层沉积技术,在低温条件下制备了银纳米线与铝掺氧化锌复合型透明导电薄膜。Haccke公式和渗透理论均表明复合薄膜具有比复合前的两种材料更好的光电性能。将复合电极应用于紫外LED的对比试验证明银纳米线网格不但能够提高电子注入效率,而且可作为局域表面等离子体与ZnO激子共振耦合大幅度提高LED器件的光出射效率。较于传统的氧化物电极,复合薄膜中银纳米结构独特的散射特性还扩展了LED出射光的角度分布。
【学位授予单位】：东北师范大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O484

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本文编号：1318210