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透明导电薄膜是一种重要的光电材料,在触摸屏、太阳能电池、平面显示器及发光二极管等领域有着广泛的应用。目前常用的是在玻璃衬底上沉积的ITO导电薄膜,制作工艺复杂、价格昂贵、易碎,不能应用于柔性器件。研制低成本的柔性透明导电薄膜对促进电子器件的小型化和轻便化具有非常重要的现实意义。碳纳米管作为新兴的准一维纳米材料,其中空结构、大的比表面积及高的长径比等特殊结构,使其具有许多奇异的物理化学性质。碳纳米管薄膜在导电、透光、柔性及吸附方面都呈现良好的特性,引起科研工作者的广泛关注。然而碳纳米管薄膜的性能受到诸多影响因素的制约,如纯度、分散性、金属性/半导体性等,这就在很大程度上限制了碳纳米管薄膜的推广应用。
本文的主要工作包括:通过空气氧化和酸处理结合的方式对碳纳米管进行纯化,采用热重分析、形貌和拉曼光谱表征样品,得到纯度大于95%的碳纳米管;通过选用有机溶剂和添加表面活性剂方式对碳纳米管进行分散处理,采用紫外可见近红外光谱表征分析,添加表面活性剂十二烷基苯磺酸钠可以得到最佳分散的碳纳米管溶液;利用喷涂法,将获得的碳纳米管溶液喷涂到柔性透明聚对苯二甲酸乙二醇酯基底上,得到碳纳米管透明导电薄膜;对薄膜进行后处理,优化其性能,通过比较分析薄膜的面电阻-透光率曲线,采用12M硝酸浸泡处理40 min可以得到性能较佳的高透光率低面电阻的薄膜(196Ω/sq,80%T);搭建一套简单的测试系统来研究功能化处理前后碳纳米管薄膜的气敏性能,发现羧基化处理的得到的薄膜对乙醇有更好的灵敏度;最后采用简单的滴涂法,在带有电极图案的硅基片上,制备出了碳纳米管场效应晶体管,并对制备的器件进行了初步探究测试。