氧化石墨烯掺杂CNTS制备透明电极及其在OLED中的应用

摘要

随着人们日常生活对于柔性显示器、触摸屏、太阳能电池和便携式储能电子器件等需求的不断上升，柔性可弯折透明导电薄膜(TCFs)的需求也正日益增大。传统发光器件的导电薄膜多采用铟锡氧化物(ITO)薄膜，通常由磁控溅射法制备，需要高真空环境，同时随着稀有金属铟的含量日渐减少使得ITO薄膜成本日益增加，并且ITO薄膜柔性较差，刚性易碎等因素都使得其在未来柔性显示领域受到极大限制。
　　碳纳米管(CNTs)由于较高的电导率和优异的柔性，极高、极强的力学性能（约1-2 TPa的杨氏模量），刚度好，导热性能优异。一定量的碳纳米管沉积在透明基底上即可形成一层随机的网络结构，组成低面电阻、高透光性的透明电极。但由于一维材料的维度限制，CNTs所形成的网络结构是疏松多重搭接结构，其结构相对不稳定，因此其在基底上的附着力较差，同时一维搭接结构形成的电极表面粗糙度较高，不利于其在OLED等光电子器件当中的应用。
　　而作为新兴的二维碳纳米材料的氧化石墨烯(GO)则具有很多优异的特性，平面状的结构本身具有非常高的平整度，可以对一维CNT网状的结构缺陷进行有效填补，并且由于其表面含有大量的含氧官能团，可以极大增强薄膜表面的润湿性，有利于进一步的溶液法制备器件，同时可以增大原始薄膜的表面功函数，利于载流子的注入等等。
　　本文首先采用更易大规模生产的喷涂法制备性能优异的氧化石墨烯/碳纳米管(GO/CNTs)掺杂透明导电薄膜，分别从不同浓度掺杂以及不同GO片径分离掺杂的角度进行了探究，建立了载流子在掺杂电极当中的传导模型，同时GO掺杂还给透明导电薄膜的表面平整度、界面润湿性以及附着力等其他诸多性能带来了很大提升，并进行了机理上的分析探究，这些性能的提升十分有利于后期通过溶液法应用于光电子器件当中。
　　将制备得到的GO/CNTs掺杂透明导电薄膜作为阳极制备基于Alq3的绿光有机发光二极管，重点讨论了掺杂电极光电特性、表面平整度以及界面润湿性给器件带来的性能提升以及机理解释，同时在空穴传输层采用PVK∶TPD大分子与小分子结合的空穴传输层进行辅助，提高了空穴注入的传输的效率。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 选题目的和意义

1．2 碳纳米管／氧化石墨烯的概述

1．3 碳纳米材料透明导电薄膜

1．3．1 碳纳米材料透明导电薄膜概述

1．3．2 碳纳米导电薄膜的制备

1．3．3 碳纳米导电薄膜的后处理

1．3．4 碳纳米导电薄膜的应用前景

1．3．5 一维二维掺杂纳米材料

1．4 有机发光器件的概述

1．4．1 有机发光二极管的介绍

1．4．2 有机发光二极管的结构及发光原理

1．4．3 OLED器件阳极材料

1．4．4 OLED的发展前景及相关应用

1．5 柔性OLED器件

第二章 强附着力碳纳米透明薄膜的制备

2．1 实验部分

2．1．1 实验原料与实验设备

2．1．2 碳纳米管分散液的制备

2．1．3 Hummer法制备氧化石墨烯溶液

2．1．4 掺杂碳纳米材料导电油墨的制备

2．1．5 掺杂碳纳米材料透明导电薄膜制备

2．1．6 碳纳米管透明导电薄膜的后处理

2．1．7 碳纳米管透明导电薄膜附着力的测试

2．2 结果与讨论

2．2．1 电学性能分析

2．2．2 SEM表征薄膜表面形貌图

2．2．3 附着力测试与分析

2．2．4 机理综合分析

2．3 本章小结

第三章 不同片径氧化石墨烯／碳纳米管掺杂薄膜制备

3．1 实验部分

3．1．1 实验原料与实验设备

3．1．2 不同片径氧化石墨烯的分离

3．1．3 掺杂透明导电薄膜的制备

3．2 结果与讨论

3．2．1 不同氧化石墨烯UV吸光度分析

3．2．2 不同片径氧化石墨烯对掺杂网络的影响

3．2．3 不同片径氧化石墨烯掺杂透明导电薄膜附着力及润湿性

3．2．4 不同片径氧化石墨烯掺杂对薄膜光电性能影响

3．3 本章小结

第四章 基于氧化石墨烯／碳纳米管掺杂透明阳极的OLED器件

4．1 实验部分

4．1．1 实验原料与实验设备

4．1．2 条状透明阳极及的TPD／PVK混合溶液的制备

4．1．3 基于掺杂透明电极制备Alq3绿光OLED器件

4．1．3 透明阳极界面特性及OLED器件性能表征

4．2 结果与讨论

4．2．1 阳极表面粗糙度变化

4．2．2 XPS以及表面润湿性的变化

4．2．3 OLED器件I-V曲线

4．2．4 氧化石墨烯掺杂优化电极机理分析

4．3 本章小结

第五章 结论

参考文献

攻读硕士期间发表论文和参加科研情况

致谢

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