石墨烯/银纳米线透明电极的制备及其应用研究

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随着移动智能设备的迅猛发展,柔性、廉价的新型透明电极获得的广泛的关注。目前在透明电极的商业应用上,ITO薄膜透明电极占据了大部分市场,但其原材料铟是一种稀有金属,且ITO本身质地较脆,导致它不适合制备柔性器件。因此碳纳米材料、金属纳米线等新型透明电极得到国内外的广泛关注。通常情况下很多金属导电性较好但是一般不透明且质地较硬。但金属以微纳米尺寸以适当的方式排列时,通常具有较好的导电性、透过率和柔性。本文采用旋涂成膜的方法将银纳米线沉积到目标衬底上。但通过以上方式获得的透明导电薄膜由于纳米线间的接触不好而存在方阻较大、导电性不佳等问题。本文引入微波对基底上随机分布的的银纳米线进行处理并保持其原有的透过率。经典麦克斯韦电磁波理论表明,当微波辐射至块体金属时,只有小部分的能量传入金属内部且这部分能量在金属内部极速衰减而大部分能量都被反射回来。但当金属的尺寸在微米或者纳米数量级时,微波在金属表面的作用发生较大的变化。此时,趋肤深度与整根微纳米线的尺寸几乎相当或二者在一个数量级时,在微纳米线表面耗散的微波能足以引起足够大的温度变化,因而可大幅改善银纳米线导电膜的导电性。但这种类型的透明电极存在较多的孔洞和容易被氧化等问题。而石墨烯具有许多优良性质通过将石墨烯与能银纳米线网复合能很好地解决上述两个问题。利用金属铜箔作为催化剂和基底,采用热化学气相沉积法经升温、生长、降温等步骤生长石墨烯。经高温退火还原后,衬底变得更加平整并去除衬底表面氧化物有利于提高石墨烯的质量。碳源气体经高温裂解后的碳原子在多晶铜箔衬底表面重构得到二维石墨烯;分别通过干式转移和湿式转移两种方式将生长得到的CVD石墨烯转移至目标基底上并表征所得石墨烯的光电特性,并将石墨烯转移至金属表面,通过加热加速氧化的对比实验验证了石墨烯是一种很好的防氧化保护层。本文主要围绕石墨烯与纳米银线的复合结构透明电极的制备、性能及应用展开研究。结合热化学气相沉积石墨烯与纳米银线薄膜的优点,将石墨烯薄膜与银纳米线电极复合得到石墨烯/银纳米线透明电极。石墨烯既可以起到防氧化作用又可以填充下层银纳米网络中的非导电孔洞。将复合电极用作有机发光二极管器件的透明阳极,测试分析器件效率。与使用银纳米作器件透明阳极相比,基于石墨烯/银纳米线复合结构的器件效率更高。并对石墨烯/银纳米线透明电极的除雾功能进行了简单的应用研究。
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