纳米银线柔性复合透明电极的制备及其光电性能研究

摘要

目前ITO（氧化铟锡）是制备透明导电薄膜的主要材料，但由于其制备成本较高、制备工艺较为复杂且在柔性衬底上导电性能较差，这完全不能满足柔性器件的性能要求。纳米银线（AgNWs）作为一种新型的纳米材料，由于其制备工艺简单、成本相对低廉、制备过程可控性好且在柔性衬底上也能保持较好的光电性能，因此在制备透明导电薄膜（TCFs）领域极具应用前景。但传统方式制备的纳米银线导电薄膜存在一些局限性，比如抗氧化性能较差、机械性能较差、薄膜不均匀、薄膜粗糙度较大等。针对上述问题，本文主要对传统的真空抽滤法的制膜工艺进行了改进，制备出了均匀性较好、粗糙度更低的纳米银线薄膜，在此基础上制备出了品质因子较高、具有稳定的光电性能的纳米银线复合透明导电薄膜，并将其作为透明阳极应用于柔性绿光OLED器件中。 首先，采用液相多元醇法制备AgNWs，使用FeCl3作为控制剂、PVP作为包覆剂、AgNO3作为银源、EG作为反应环境和还原剂。分别研究了PVP与AgNO3的摩尔比例、FeCl3的浓度以及反应时间对AgNWs形貌的影响，并采用SEM、XRD、TEM等设备对生长的AgNWs的形貌进行表征，最终得到了平均长度约150μm、直径约100nm，长径比约为1500的AgNWs。 然后，通过对真空抽滤制备纳米银线薄膜的工艺进行了改进，制备出了具有较好均匀性的纳米银线柔性透明导电薄膜。本文通过采用不同压制次数来制备出更加均匀的薄膜，并通过OM、SEM和热红外成像仪等方式进行表征。通过对磁控溅射制备AZO的工作气压以及薄膜的厚度的结晶性进行了研究，并在此基础上制备了AgNWs/AZO复合薄膜，其平均方阻为8.9Ω/sq、400-800nm波段的平均透光率为80.50%，同时复合薄膜还具有较强的抗氧化性和机械性能，最终使薄膜整体的平均粗糙度降至13.2nm。 最后，通过在AgNWs/AZO复合薄膜上旋涂PEDOT:PSS使其粗糙度进一步降至3.22nm，并以制备的复合薄膜作为透明阳极制备了结构为AgNWs/AZO/PEDOT:PSS/NPB(50nm)/Alq3(40nm)/LiF(1nm)/Al(180nm)的柔性绿光OLED器件。将其和以纳米银线薄膜为阳极的OLED器件进行对比，复合薄膜的OLED器件的最大电流密度和最大亮度分别是纳米银线薄膜的近10.7倍和近7.9倍，分别为477.22mA/m2和3064.41cd/m2。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 课题背景及研究意义

1.2 AgNWs简介

1.3 纳米银线透明导电薄膜简介

1.3.1 纳米银线透明导电薄膜的研究背景

1.3.2 纳米银线复合透明导电薄膜的研究背景

1.4 OLED简介

1.5 论文的研究内容与创新点

1.5.1 主要研究内容

1.5.2 创新点

第二章 AgNWs的生长及纳米银线薄膜光电性质的理论分析

2.1 引言

2.2 液相多元醇法制备AgNWs的生长机理

2.3 纳米银线透明导电薄膜光电性质的理论分析

2.4 本章小结

第三章 AgNWs的制备

3.1 引言

3.2.1 实验材料

3.2.2 AgNWs的制备过程

3.2.3 AgNWs的表征

3.3 反应条件对AgNWs生长的影响

3.3.1 PVP与AgNO3的质量比对AgNWs生长的影响

3.3.2 FeCl3浓度对AgNWs生长的影响

3.3.3 反应时间对AgNWs生长的影响

3.4 本章小结

第四章 柔性复合透明电极的制备

4.1 引言

4.2 实验材料

4.3 纳米银线透明导电薄膜的制备

4.4 压制次数对纳米银线透明导电薄膜均匀性的影响

4.5 AgNWs/AZO复合透明导电薄膜的制备

4.5.1 工作气压对AZO薄膜的质量的影响

4.5.2 AZO薄膜的厚度对薄膜光电性能的影响

4.5.3 AgNWs/AZO复合透明导电薄膜的制备

4.6 本章小结

第五章 基于AgNWs/AZO复合电极的OLED器件的制备

5.1 引言

5.2 实验材料

5.3 OLED器件的制备

5.3.1 PEDOT:PSS溶液的配制

5.3.2 AgNWs/AZO复合透明电极的制备

5.3.3 PEDOT:PSS溶液的旋涂

5.3.4 OLED器件的蒸镀

5.4 AgNWs/AZO/PEDOT:PSS透明阳极的表征

5.4.1 粗糙度的变化

5.4.2 方阻的变化

5.5 OLED器件的测试

5.6 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间获得的成果