纳米银线柔性复合透明电极的制备及其光电性能研究

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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100 nm,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、400-800 nm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13.2 nm。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3.22 nm,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(50 nm)/Alq3(40 nm)/LiF(1 nm)/Al(180 nm)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477.22 mA/m2和3064.41 cd/m2
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