透明导电薄膜(Ⅳ):石墨烯透明导电薄膜

石墨烯透明导电薄膜具有十分优异的光学、热学、电学和力学性能,在未来的柔性光电子器件中具有明显的优势.本文详细阐述石墨烯的结构及性质,综述以PET为衬底的TiN/石墨烯/PET薄膜、ZnO/石墨烯/PET薄膜、GaN/石墨烯/PET薄膜,以PI为衬底的PI/石墨烯/ZnO复合薄膜和石墨烯/Ag纳米线薄膜的研究进展,并概述石墨烯透明导电薄膜的应用领域.     

透明导电薄膜(Ⅲ):TCO/M/TCO三层透明导电薄膜

TCO/M/TCO三层透明导电薄膜具有可见光区透光率高、导电性好且超薄的特点,适用于包括柔性基底在内的电子器件的透明导电电极.本文阐述三层透明导电氧化物/金属/透明导电氧化物(TCO/M/TCO)薄膜透光导电原理,厚度设计及其对光电性能的影响,金属层的选择及作用机制,溅射氛围和后处理工艺对薄膜性能的影响.     

石墨烯银纳米线透明导电薄膜的制备进展

透明导电薄膜是触摸器件以及液晶显示器等的重要组成部分,制备透明导电薄膜的材料主要有金属氧化物、导电聚合物、碳材料、金属材料和复合材料等。其中,一维银纳米线和二维石墨烯材料制备透明导电薄膜具有光电性能优异、化学性能稳定和柔韧性好等特点,有望应用于柔性电子设备中。介绍了石墨烯银纳米线透明导电薄膜常用的制备方法：旋涂法、真空抽滤法、棒涂法、喷涂法、滴涂法等5种以及各种制备方法的优缺点;总结了石墨烯银纳米线复合薄膜的应用领域;展望了石墨烯银纳米线透明导电薄膜的发展前景。     

柔性透明导电薄膜技术进展研究及对深圳产业发展建议

正0引言透明导电薄膜是一种兼具良好导电性、高光学透过率的薄膜,其在触控屏、显示器、太阳能电池等领域都有巨大的市场需求。近年来,柔性电子组件蓬勃发展,柔性透明导电薄膜因具有可折叠、重量轻、不易碎、便于运输等优点,可广泛应用于光电领域,而成为近年来透明导电薄膜研究的新方向。1柔性透明导电薄膜研究进展光电产业对透明导电薄膜的开发与市场需求一直在不断增长,在现有触摸屏市场,主流的透明导电薄     

膜厚对柔性ZnO∶Ga透明导电薄膜结构和电学性能的影响

室温下采用直流磁控溅射法在PI衬底上制备出具有优异光学性能的ZnO∶Ga透明导电薄膜.研究结果表明,制备了具有C轴择优取向的六角纤锌矿结构的多晶GZO透明导电薄膜.讨论了薄膜厚度对PI衬底上制备ZnO∶Ga薄膜的结构、表面形貌和电学性质的影响.实验数据表明,一定同质缓冲层可有效降低薄膜应力,改善薄膜性能,所得GZO薄膜厚度为129nm时,电阻率具有最小值3.2×10-4Ω.cm.     

一种三明治结构透明导电薄膜的制备及光电性能

采用直流磁控溅射法制备了ZAO/Cu/ZAO多层透明导电薄膜,研究了参铝氧化锌(ZAO)薄膜厚度对多层膜晶体结构和光电特性的影响.用X射线衍射仪、原子力显微镜、紫外可见光分光光度计及四探针对样品的晶体结构与光电性能等进行了表征.结果表明,多层膜的平均透过率最高达86%,方块电阻达9/sq;ZAO膜层厚度对多层膜的导电性能影响很小,但严重影响可见光透过率;多层膜中的ZAO层仍呈ZnO晶态结构,且具有明显的c轴取向特征.这种三明治结构是一种性能优良的太阳能透明导电层候选材料.     

碳纤维骨架石墨烯导电导热薄膜的制备及表征

在对碳纤维进行除浆和预氧化的基础上,将其与中间相沥青甲苯溶液混合,通过抽滤法制备碳纤维薄膜骨架,二次抽滤氧化石墨烯填充到碳骨架之间,经热处理后制得具有三维网络结构的自支撑G-CF-MP复合薄膜.探索和分析了不同碳化和石墨化温度对薄膜材料形貌、导电性以及导热性能的影响.通过结构表征发现,碳纤维之间相互搭建构成高机械性能的碳骨架,碳纤维表面以及纤维之间的空隙被石墨烯均匀地包覆和填充,中间相沥青在达到软化点后呈现出流动性和黏性,充分润湿碳纤维与石墨烯之间的间隙,3种碳材料协同作用,从而获得了高机械强度以及高导电性的G-CF-MP复合薄膜材料.导电性测试发现,石墨化处理可以有效提高材料的导电性,G-CF-MP复合薄膜在经过900℃碳化后的方阻为2.853Ω/sq,经过石墨化处理后的方阻降低为0.229Ω/sq.经过导热性能测试,G-CF-MP(900℃)的热导率为475.2 W/(m·K),G-CF-MP(2 300℃)的热导率为532.8 W/(m·K).     

银纳米线柔性透明导电薄膜的制备

采用多元醇法制备了直径约40 nm、长径比约300的银纳米线.以聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯(polyethylene terephthalateco-1,4-cylclohexylenedimethylene terephthalate, PETG)膜为基底,采用旋涂法制备了银纳米线柔性透明导电薄膜,探究了不同辅助成膜剂对成膜性能的影响.发现以黄原胶为辅助成膜剂制备的银纳米线薄膜具有较理想的透明性和导电性;银纳米线分散液沉积密度对银纳米线薄膜的透明性和导电性有重要影响,当沉积密度为10 mg/cm²时,银纳米线薄膜的透光率和导电性能最优;弯曲测试结果表明,银纳米线薄膜具有很好的柔韧性.     

基于石墨烯复合薄膜的应变传感器及性能分析

为了克服现有应变传感器在结构健康监测上的不足,以还原氧化石墨烯(rGO)为导电填料,纳米纤维素(CNF)为骨架,硅橡胶(PDMS)为弹性基体,采用溶剂挥发法,制备一种层状结构的柔性应变传感器。分析GO-CNF悬浮液分散性和rGO-CNF/PDMS薄膜传感器的机敏性能,分析传感器的应变-电阻响应机理,建立r GO-CNF/PDMS复合薄膜的压阻行为预测理论模型。研究结果表明:CNF能有效协助rGO的分散,CNF相互交叉、搭接有助于在PDMS基底表面形成多孔隙结构的rGO-CNF薄膜;rGO-CNF/PDMS传感器能承受较大的拉伸变形(应变大于80%),可通过调整基底材料种类和厚度进行调节,并且传感器对应变具有较高的灵敏度(灵敏系数为12～41),可通过调整rGO和CNF的掺量进行调节;rGO-CNF/PDMS复合薄膜的压阻行为预测理论模型所得应变与电阻的关系与实测结果较吻合。     

石墨烯透明导电薄膜的研究进展

石墨烯是目前发现的唯一存在的二维原子晶体,在薄膜制备中具有很多优点,如高化学和机械稳定性、高透光率、良好的导电性、优异的柔韧性以及原料廉价等,因而被认为是制备透明导电薄膜最有前途的材料之一.文中主要针对单层石墨烯的制备以及石墨烯基透明导电薄膜的研究进展进行综述,并对其发展前景进行展望.     

退火温度对Li掺杂ZnO薄膜光电特性的影响

采用溶胶凝胶法旋涂制备了摩尔分数为3%的Li掺杂ZnO薄膜,在450~650℃下退火后测试其微结构、表面形貌和光电特性.结果表明薄膜为六方纤锌矿多晶结构且n型导电,退火温度的升高改善了结晶度、表面形貌、透过率和导电性.退火温度超过550℃后电阻率增大,样品由肖特基导电转变为欧姆导电;伏安特性模拟结果表明,替位Li逐渐增多、薄膜功函数增大,有利于制备p型薄膜.退火温度达600℃后,由于薄膜再蒸发等使光电特性变差.550℃是最佳退火温度,适于制备高质量的透明导电薄膜,此时薄膜透过率达95%,薄膜电阻率为2.49×103Ω.cm.     

氧压对用PLD法制备的ZnO薄膜的特性影响

通过脉冲激光沉积方法在不同的氧压中制备ZnO 薄膜.用X射线衍射(XRD)谱、原子力显微镜(AFM)及光学透过率谱表征了薄膜的结构和光学特性.XRD谱和AFM显示在生长压力为2Pa时获得了较好的结晶薄膜,随着氧压的提升薄膜表面平整,晶粒均匀.光学透过率谱显示在生长压力为5Pa时有较好的光学特性.     

Effect of oxygen partial pressure and transparent substrates on the structural and optical properties of ZnO thin films and their performance in energy harvesters

Zinc oxide (ZnO) thin films were deposited onto different substrates-tin-doped indium oxide (ITO)/glass, ITO/polyethylene naphthalate (PEN), ITO/polyethylene terephthalate (PET)-by the radio-frequency (RF) magnetron sputtering method. The effect of various O₂/(Ar+O₂) gas flow ratios (0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, and 0.6) was studied in detail. ZnO layers deposited onto ITO/PEN and ITO/PET substrates exhibited a stronger c-axis preferred orientation along the (0002) direction compared to ZnO deposited onto ITO/glass. The transmittance spectra of ZnO films showed that the maximum transmittances of ZnO films deposited onto ITO/glass, ITO/PEN, and ITO/PET substrates were 89.2%, 65.0%, and 77.8%, respectively. Scanning electron microscopy (SEM) images of the film surfaces indicated that the grain was uniform. The cross-sectional SEM images showed that the ZnO films were columnar structures whose c-axis was perpendicular to the film surface. The test results for a fabricated ZnO thin film based energy harvester showed that its output voltage increased with increasing acceleration of external vibration.     

电化学自组装法制备透明ZnO薄膜及性能研究

以低浓度的Zn(NO3)2为电解液、KCl为支持电解质,采用电沉积自组装法在氧化铟锡(ITO)玻璃基片上成功制备了尺寸可控、性能优异、具有强的C轴择优取向生长的纳米柱ZnO薄膜;并进一步获得了六方晶体纳米结构的ZnO薄膜的优化沉积工艺.同时,结合X射线衍射(XRD)、扫描电镜测试(SEM)、透射电镜(TEM)、紫外吸收光谱(UV-vis)等测试手段对薄膜的形貌、晶形及光学性能进行了系统表征.结果表明,制备的ZnO薄膜为六方纤锌矿结构,且沿[002]方向的择优生长趋势明显、物相纯正;该薄膜的透射率最大值可达75%,禁带宽度接近于3.28 eV.     

磁控溅射制备Ag/TiO2复合薄膜的光催化降解性能

为了提高TiO2薄膜的光催化效率,利用中频交流磁控溅射技术,采用Ti和Ag金属靶制备了Ag/TiO2复合薄膜.利用X射线光电子能谱、 X射线衍射和扫描电子显微镜分析了复合薄膜的成分、结构和表面形貌,并研究了其光催化降解性能.结果发现: Ag在厚度较薄时以聚集颗粒形式存在; 在Ag膜厚度为15 nm时, Ag/TiO2复合薄膜与TiO2薄膜相比其光催化效率可提高2倍; Ag/TiO2复合薄膜对亚甲基蓝的光催化降解效率与复合薄膜的透射率均随Ag膜厚度增加逐渐下降,其原因是Ag膜厚度不断增加,最终完全覆盖TiO2薄膜表面,阻挡了TiO2薄膜与污染物的有效接触, Ag作为光生电子捕获剂的有利影响消失.     

透明导电GZO/Cu/GZO多层薄膜的室温生长及性能研究

研究Ga掺杂ZnO(GZO)和Cu薄膜形成的GZO/Cu/GZO多层薄膜体系,以期提高透明导电薄膜的综合性能。GZO/Cu/GZO多层薄膜由直流磁控溅射技术在室温下制备,研究Cu层厚度对多层薄膜结构、电学和光学性能的影响。结果表明GZO/Cu/GZO多层薄膜具有较好的结晶性能。随着Cu层厚度的增加,多层薄膜的可见光透射率有所降低,同时电学性能大幅度提升。在Cu层厚度为7.5 nm时,GZO/Cu/GZO多层薄膜获得最优的光电综合性能指标,且相对于单层GZO薄膜ΦTC因子从7.65×10-5Ω-1增加到1.48×10-3Ω-1。     

无镉ZnO缓冲层的柔性CZTSSe太阳电池

针对铜锌锡硫硒（CZTSSe）薄膜太阳电池中CdS缓冲层带隙较小造成光损耗和Cd元素的毒性问题,提出无镉环保型CZTSSe太阳电池,分别采用溅射法和旋涂法来制备ZnO薄膜以替代CdS缓冲层.薄膜形貌表征及器件性能测试表明,相比旋涂法,溅射法制备的ZnO的薄膜质量及其CZTSSe器件性能明显更好,器件的光电转换效率（PCE）从1.0%提升到4.5%.同时,相比于CdS（E_g=2.4 eV）, ZnO具有更大的带隙（E_g=3.3 eV）,去除CdS膜层后,薄膜和器件在蓝光区具有更高的透光率和更好的光吸收.该设计为制备柔性CZTSSe太阳电池提供了一种新策略.     

聚酰亚胺纳米杂化薄膜的透光率与光击穿特性

为了研究无机组分的添加对复合材料抗光击穿能力的影响,采用溶胶－凝胶法制备不同组分的Al2O3／PI复合薄膜,利用半导体激光照射不同组分的Al2O3／PI薄膜,研究其透光率、光击穿区域的形貌及不同区域的元素分布、击穿孔区的有效面积。数据分析表明：随Al2O3含量的增加,杂化薄膜的透光率、光击穿孔区的破坏程度、孔区的面积逐渐下降。实验结果表明：纳米Al2O3颗粒可以减小复合薄膜击穿孔的有效面积,从而提高复合薄膜耐击穿性。杂化薄膜的透光率可以袁征其光击穿情况。     

P型ZnO：N薄膜的拉曼及光电特性研究

采用电子柬蒸发技术在石英衬底上制备了ZnO薄膜,以N离子注入的方式及后期退火处理实现N掺杂ZnO薄膜．借助拉曼散射光谱、透射光谱和霍尔测试等手段研究了ZnO：N薄膜的拉曼及光电特性．结果表明：所有样品均呈现ZnO纤锌矿结构,在ZnO：N薄膜拉曼光谱中发现与N相关的振动模式（位于272．5,505．1和643．6cm-）,分析表明N已掺入ZnO薄膜中;霍尔测试表明,通过适当退火处理后,ZnO：N薄膜向P型转变,其空穴浓度为7．73x10^17cm-3,迁移率为3．46cm2V-1s-1,电阻率为2．34Ωcm．然而,长期进行霍尔跟踪测试发现ZnO：N薄膜的P型性能随时间并不稳定,结合拉曼散射光谱和第一性原理计算分析认为由于p-ZnO：N薄膜中存在残余压应力,同时薄膜中还出现了易补偿空穴的施主缺陷（N2）o是P型不稳定的根本原因．     

低温生长纳米ZnO薄膜的结构

采用气体放电活化反应蒸发技术(GDARE),以玻璃为衬底,在较低的温度下沉积纳米ZnO薄膜,用二次蒸镀法克服薄膜生长饱和问题、有效增加膜厚及改善薄膜质量。讨论了GDARE法低温下沉积纳米ZnO薄膜的生长过程及成膜机理。由原子力显微镜(AFM)和X-射线衍射谱(XRD)分析薄膜表面形貌和晶体结构,研究结果表明,二次蒸镀法沉积的双层纳米ZnO薄膜具有更好的结晶质量及长期稳定性,薄膜沿C轴高度取向生长,内应力较小,晶粒尺寸均匀,平均粒径约35nm,表面粗糙度降低。