PET基ITO/LaB6/ITO透明导电薄膜电极的制备及光电性能的研究

摘要

LaB6纳米材料在紫外和近红外波段具有特定的选择性吸收作用，在光学和隔热材料领域具有巨大的应用前景，这一特殊性能使其成为时下研究的热点。ITO是目前已知的性能最好的隔热透明材料，在太阳能电池和柔性透明导电薄膜领域，具有极其广泛的应用。本文结合两者优势，通过磁控溅射法制备了LaB6与ITO复合薄膜，对LaB6在柔性透明导电薄膜领域的应用进行了初步探索。研究了等离子体预处理对基底的影响，探索了薄膜的最佳制备时间，并对其组织结构、光学性能以及电学性能的相关性进行了深入分析。
　　等离子体预处理结果表明，PET为最佳的柔性透明基底，当放电电压为70V，放电电流为0.15A，束流电压为0.9KV，束流电流为12mA，加速电压为120V时，随着预处理时间的延长，光学性能、润湿性、表面粗糙度以及表面高度等性能均为先减小后增大，当预处理时间为60s时，PET基底具有最高的透光率以及最小的表面粗糙度和最优的表面润湿性。
　　通过FESEM、AFM等设备，研究了薄膜的生长机制，结果发现不同薄膜之间的结合比较紧密，其结合强度要远大于薄膜与基底之间的结合强度。随着薄膜层数的增加，表面粗糙度会相应增加，但变化幅度较小，而表面高度则有明显增加。当ITO/LaB6/ITO薄膜的溅射时间分别为6min、8min和6min时，薄膜具有最优的微观组织性能。
　　薄膜的光学性能结果表明，当薄膜层数相同时，随着各层薄膜厚度增加，薄膜透过率降低;当薄膜整体厚度相同时，随着薄膜层数的增加，薄膜透过率增加。电学性能表明，随着薄膜层数的增加，薄膜的方阻显著降低，降幅最高可达60％以上;载流子浓度大幅增加，最高可至原来的4倍;迁移率变化程度较小，基本不变。随着薄膜层数的增加，薄膜灵敏值逐渐增加，并且ITO/LaB6/ITO三层薄膜灵敏值远大于ITO/LaB6双层薄膜，最佳溅射时间为6/8/6 min。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 LaB6的结构、性能及应用

1．1．1 LaB6的晶体结构

1．1．2 LaB6的基本性质

1．1．3 LaB6的研究现状及应用

1．2 ITO薄膜的结构、性能及应用

1．2．1 ITO薄膜的晶体结构

1．2．2 ITO薄膜的基本性质

1．2．3 ITO薄膜的研究现状及应用

1．3 透明导电薄膜的发展和研究现状

1．3．1 透明导电金属薄膜

1．3．2 透明导电氧化物薄膜

1．3．3 叠层透明导电薄膜

1．4 薄膜生长原理及制备方法

1．4．1 薄膜的制备方法

1．4．2 薄膜的生长原理

1．5 基底表面等离子体预处理

1．6 选题意义及研究内容

第二章 实验内容及研究方法

2．1 实验材料

2．2 主要实验设备及功能

2．3 研究内容

2．3．1 实验方案和技术路线

2．3．2 柔性基底的选择及等离子体预处

2．3．3 单层薄膜以及多层复合薄膜的制备工艺研究

第三章 基底等离子体预处理及其性能研究

3．1 预处理微观形貌分析

3．1．1 PC微观结构

3．1．2 PMMA微观结构

3．1．3 PET微观结构

3．2 基底光学性能分析

3．3 基底的界面性能分析

3．3．1 基底的接触角分析

3．3．2 基底的表面形貌以及粗糙度分析

3．3．3 基底的表面高度测试及分析

3．4 本章小结

第四章 薄膜电极的组织结构研究

4．1 薄膜微观形貌分析

4．1．1 ITO薄膜微观形貌分析

4．1．2 ITO／LaB6薄膜微观形貌分析

4．1．3 ITO／LaB6／ITO薄膜微观形貌分析

4．2 表面粗糙度分析

4．2．1 三种薄膜表面粗糙度对比

4．2．2 ITO／LaB6薄膜表面粗糙度分析

4．2．3 ITO／LaB6／ITO薄膜表面粗糙度分析

4．3 表面高度分析

4．3．1 三种薄膜表面高度对比

4．3．2 ITO／LaB6薄膜表面高度分析

4．3．3 ITO／LaB6／ITO薄膜表面高度分析

4．4 本章小结

第五章 薄膜电极的性能研究

5．1 薄膜光学性能分析

5．1．1 ITO／LaB6薄膜光学性能分析

5．1．2 ITO／LaB6／ITO薄膜光学性能分析

5．2 薄膜电学性能分析

5．2．1 ITO／LaB6薄膜电学性能分析

5．2．2 ITO／LaB6／ITO薄膜电学性能分析

5．3 薄膜光电性能分析

5．4 本章小结

第六章 结论

参考文献

致谢

Ⅰ 参与项目

Ⅱ 获得奖励