论文部分内容阅读
随着柔性电子器件的快速发展,对其透明电极材料提出了可弯曲、可折叠的要求。银纳米线具有高的长径比、最好的导电性和较高的稳定性,被认为是传统氧化铟锡(ITO)电极最理想的替代者。然而,银纳米线较差的抗氧化性能、较低的机械性能、较大的表面粗糙度,严重限制了其在柔性电子器件中的应用,而提高光电性能、平整度和稳定性已成为银纳米线透明导电薄膜电极主要的研究方向。本论文在综合论述了银纳米线透明薄膜电极研究现状的基础上,分别采用迈耶棒涂布法和旋转涂布法制备了银纳米线和氧化石墨烯复合透明导电薄膜电极材料,分析了复合透明薄膜电极材料的微观结构、表面特性和光电性能,探究了复合透明薄膜电极材料的热稳定性和机械稳定性,并设计制作了有机发光二极(OLED)发光器件和薄膜加热器件,为银纳米线基复合透明导电薄膜电极材料的应用奠定重要基础。主要的研究内容如下:(1)迈耶棒法制备银纳米线-氧化石墨烯柔性透明导电薄膜。通过配制银纳米线(AgNWs)墨水和氧化石墨烯(GO)墨水,以PET为衬底用迈耶棒涂布法将两种墨水分层涂膜制备出AgNWs-GO复合透明导电薄膜。该复合薄膜具有优越的光电性能,在保持550 nm透过率为87.6%的前提下的方块电阻为25Ω/sq;其均方根粗糙度(RMS)为4.86 nm,与AgNWs薄膜相比,降低了20.7%,且表面润湿性明显改善(CA=43°);GO作为保护层提高了AgNWs薄膜的抗氧化性,使复合薄膜在80℃、75%RH的条件下保持16天依旧未出现明显的氧化现象,且复合薄膜具有较好的机械稳定性,能够抵抗2200次的机械稳定性测试。(2)旋转涂布法制备银纳米线-氧化石墨烯复合透明导电薄膜。通过将银纳米线分散液和氧化石墨烯分散液以旋涂工艺分层涂布于玻璃衬底的表面,制备了AgNWs-GO复合透明导电薄膜材料。GO层数对AgNWs薄膜的光电性能影响较大。GO复合后AgNWs薄膜的方块电阻明显降低,单层GO复合使AgNWs薄膜的方块电阻由复合前的27降至18Ω/sq,并随着GO层数增加,方块电阻又逐渐增加;GO的复合及其层数的增加使AgNWs薄膜的雾度缓慢增加,但透过率基本保持不变;GO复合后,AgNWs薄膜的表面水接触角由40.9°降低至35.6°,功函数提高了10.5%,实现了功函数可调控。(3)柔性电子器件的设计制作与性能。将所制备的银纳米线基透明薄膜作为电极材料分别设计制作了有机发光二极管(OLED)和薄膜加热器两种柔性电子器件。AgNWs-GO复合薄膜制备的柔性OLED器件在12 V的电压下可以达到1200cd/m~2的发光亮度,其外量子效率最高可达25%,氧化石墨烯浓度会影响OLED器件的发光亮度;将AgNWs薄膜和AgNWs-GO复合薄膜分别制作成薄膜加热器件,AgNWs薄膜加热器的最高承受电压为7 V,最高加热温度为100℃,呈现加热不均的现象,而AgNWs-GO复合薄膜加热器的最高承受电压为11 V,最高加热温度为112℃,加热较为均匀。