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磁控溅射法制备钛镓锌氧化物透明导电膜的介电和光电性能研究

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中南民族大学学报（自然科学版） 2024年第4期43卷 561-566页

作者：陆轴郭声彦谢泉贵州师范学院物理与电子科学学院贵阳550018 贵州大学大数据与信息工程学院贵阳550025 贵州大学人武学院贵阳550025

采用磁控溅射技术制备了钛镓锌氧化物(TiGaZnO)透明导电膜,研究了衬底温度对薄膜样品介电、光电和结构性能的影响.结果表明:所制备的薄膜样品均为(002)择优取向的六角纤锌矿结构,并且衬底温度对薄膜性能具有明显的影响.当衬底温度为610 ... 详细信息

采用磁控溅射技术制备了钛镓锌氧化物(TiGaZnO)透明导电膜,研究了衬底温度对薄膜样品介电、光电和结构性能的影响.结果表明:所制备的薄膜样品均为(002)择优取向的六角纤锌矿结构,并且衬底温度对薄膜性能具有明显的影响.当衬底温度为610 K时所制备的TiGaZnO薄膜具有较优的光电性能和结晶质量,对应的品质因数为1.23×10^(4)Ω^(-1)∙cm^(-1)、平均可见光透过率为86.85%、电阻率为5.76×10^(-4)Ω∙cm、平均晶粒尺寸为83.42 nm.另外,利用光谱拟合方法得到了TiGaZnO薄膜的光学常数,进一步研究了衬底温度对薄膜光学性质和介电性能的影响.结果表明TiGaZnO薄膜的折射率、介电常数和耗散系数均依赖于衬底温度.

关键词：透明导电膜氧化锌介电常数光电性能

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环状自组装银纳米线透明导电膜的制备及光学仿真

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环状自组装银纳米线透明导电膜的制备及光学仿真

作者：赵艺超内蒙古大学

学位级别：硕士

透明导电膜(TCFs)可以应用于太阳电池、有机发光二极管(OLED)、触控屏、低辐射玻璃等诸多场景。氧化铟锡(ITO)材料作为透明导电膜主要材料,具有优越的电学性能和光学性能。但是ITO的主要材料铟(In)元素是稀有金属,价格昂贵,并且ITO具有... 详细信息

透明导电膜(TCFs)可以应用于太阳电池、有机发光二极管(OLED)、触控屏、低辐射玻璃等诸多场景。氧化铟锡(ITO)材料作为透明导电膜主要材料,具有优越的电学性能和光学性能。但是ITO的主要材料铟(In)元素是稀有金属,价格昂贵,并且ITO具有硬脆性、毒性,使其在柔性太阳电池、柔性屏幕等领域发展受到限制。因而开发出具有优异光电性能、良好的柔韧性的TCFs是当前主要研究方向之一。银纳米线(Ag NWs)因其优异的导电性、良好的光学性能、成本相对低廉、优异的机械性能成为最有潜力替代ITO的材料。本文主要研究内容如下:(1)利用超声波喷涂技术在室温下制备出自组装环状Ag NWs基柔性透明导电膜,其中流量、银纳米线浓度、长径比、超声波喷涂时基底温度都会显著影响咖啡环效应,所以主要研究了不同流量、Ag NWs溶液与乙醇体积比、不同长径比、室温与高温(90℃)喷涂对Ag NWs薄膜的表面形貌和光电特性的影响;利用加热台对喷涂后Ag NWs基柔性透明导电膜进行加热后处理,分析研究了后处理退火时间及温度对Ag NWs薄膜的光电性能影响。通过表征透射率、方阻、表面形貌、元素组成和含量、均匀性得到最佳工艺条件。实验表明,在喷涂流量为0.28-0.3 ml/min时透明导电膜具有较多的纳米环及较好的光电性能,银纳米线与乙醇体积比为1:10时有良好的光电性能,银纳米线最佳长径比为1000(直径30 nm长30μm),在0.29 ml/min流量下室温喷涂比高温透射率高0.26%,方阻低2.37Ω/sq,后处理退火发现加热温度以110℃,10分钟为宜,最终制得的透明导电膜方阻11.57Ω/sq,透过率88.9%@550 nm。(2)通过时域有限差分法对银纳米环透明导电膜制备时环的大小、形状以及覆盖其他透明导电物等的光学特性进行仿真,探究内部机制,系统研究了银线的直径、形状、间距、相同宽度下的不同银线数量组合、尖锐程度以及AZO、ITO、PEDOT:PSS覆盖对透射率、反射率、雾度、电场分布的影响。结果表明,在0.2-1μm的直径范围内,1μm直径的银线具有最低的透射率和雾度。对于1μm宽的各种形状和银线数目组合,单根圆柱形银线表现出最佳的光学性能。同时,发现迎光面曲率较大时(即尖锐程度较大)雾度较小,透射率增加。此外,银线间距较小时,综合光电性能更为优越。通过对比AZO、ITO、PEDOT:PSS三种覆盖银线材料,发现都改进了短波段的光学性能,在600 nm后波段金属氧化物覆盖银线的雾度相对更低。

关键词：自组装银纳米线超声波喷涂透明导电膜时域有限差分法

ASA柔性透明导电膜的制备及其在太阳电池中的应用

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ASA柔性透明导电膜的制备及其在太阳电池中的应用

作者：高顺良内蒙古大学

学位级别：硕士

氧化铟锡(ITO)作为透明导电膜(TCFs)的主要材料,由于其具有优异的光学特性和电学特性而被广泛应用于各类光电器件中,比如有机发光二极管(OLED)、触摸屏以及太阳电池。然而,ITO的高成本,具毒性以及硬脆的属性限制了其在柔性光电器件中的... 详细信息

氧化铟锡(ITO)作为透明导电膜(TCFs)的主要材料,由于其具有优异的光学特性和电学特性而被广泛应用于各类光电器件中,比如有机发光二极管(OLED)、触摸屏以及太阳电池。然而,ITO的高成本,具毒性以及硬脆的属性限制了其在柔性光电器件中的应用。因此,寻找并开发其他可以替代ITO的材料逐渐成为了研究热点。银纳米线(Ag NWs)与单壁碳纳米管(SWCNTs)因其具有良好的光电性和稳定性而成为柔性透明导电膜的理想材料。优化Ag NWs透明导电膜的方法主要包括卤化物溶液处理,机械压制,等离子体焊接等。目前,Ag NWs透明导电膜的光电性能优化及其在光伏器件中的应用逐渐成为研究热点。本文的研究内容主要包括:(1)用超声喷涂技术和磁控溅射技术,制备了Ag NWs-SWCNTs/AZO(ASA)疏密嵌套式复合结构的透明导电膜,探究了不同条件下碳纳米管溶液的分散质量、在Ag NWs-SWCNTs(AS)混合溶液中最佳的去离子水和异丙醇的体积比、不同的混合顺序对AS溶液的影响、磁控溅射金属氧化物AZO保护层的工艺条件和覆盖厚度以及超声喷涂过程中的喷涂宽度大小和组合对复合薄膜光电性、稳定性以及微观形貌的影响。通过对ASA导电膜光电性、稳定性以及形貌特征进行表征和分析,由此得出制备ASA导电膜最佳工艺条件。研究表明,当表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠(SDBS)时,碳纳米管水溶液分散质量最佳;当去离子水和异丙醇的体积比为2:2时,AS溶液吸光度最大,分散效果最佳、AZO保护层的厚度为30 nm以及利用喷涂宽度为1.5 mm和0.5 mm的组合宽度制备疏密嵌套式结构时,ASA薄膜的光电性能最佳(R=17Ω/sq,T=92%@550 nm)。(2)将ASA透明导电膜作为前电极应用于柔性透明非晶硅薄膜太阳电池(FAFSC)中,探究了沉积温度、电池结构对FAFSC输出特性的影响且测试了弯曲和长时间放置的稳定性。研究发现,由于高温会增强非晶硅薄膜的沉积质量和光电导率,所以随着非晶硅薄膜沉积温度的上升,FAFSC的输出特性表现为逐渐增强的趋势;相同条件下,由于ASA导电膜具有优异的光学性能、复杂的陷光结构、与P型非晶硅层有较大的接触面积从而提高了载流子的输运能力,所以当采用ASA导电膜作为FAFSC的前电极,其光电转换效率更高(PCE=8.69%);经过3000次机械弯曲测试后,FAFSC的输出稳定性依然保持良好状态,光电转换效率仅改变7%左右。

关键词：银纳米线碳纳米管超声喷涂透明导电膜非晶硅太阳电池

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透明导电膜

四川真空 1990年第1期19卷 20-21,19页

作者：王桂荣

石墨烯的制备、表征及其在透明导电膜中的应用

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物理化学学报 2016年第10期32卷 2399-2410页

作者：朱杰君孙海斌吴耀政万建国王广厚南京大学物理系固体微结构物理国家重点实验室南京210093 南京工业大学应用物理系南京210009 信阳师范学院物理电子工程系先进微纳功能材料重点实验室河南信阳464000

近年来,石墨烯因其优异的电学和光学等特性,越来越受到人们的广泛关注。研究人员应用多种方法来合成石墨烯并且探讨其潜在的应用价值。本文首先简要介绍了石墨烯的结构及其基本的物理性质,并简单回顾了石墨烯的合成方法和表征手段。在... 详细信息

近年来,石墨烯因其优异的电学和光学等特性,越来越受到人们的广泛关注。研究人员应用多种方法来合成石墨烯并且探讨其潜在的应用价值。本文首先简要介绍了石墨烯的结构及其基本的物理性质,并简单回顾了石墨烯的合成方法和表征手段。在此基础上,讨论了石墨烯/银复合薄膜在透明导电膜中的应用,并详细介绍了我们在该领域的研究成果。用化学气相沉积法(CVD)和多羟基法分别制备了双层石墨烯及银纳米线,成功合成了石墨烯/银复合薄膜,结果表明复合薄膜的方块电阻可降低至26Ω?□^(-1),展示了其在光电器件上广泛的应用前景。

关键词：石墨烯银纳米线透明导电膜方块电阻透光率

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银纳米线及其透明导电膜的研究进展

材料导报 2020年第21期34卷 21081-21092页

作者：周扬州钱磊章婷北京理工大学光电学院北京100081 中国科学院宁波材料技术与工程研究所宁波315201

近年来,透明导电薄膜在光电器件中得到广泛的应用,是触控显示、有机发光二极管(OLED)、薄膜太阳能电池等器件的重要组成部分。目前氧化铟锡(ITO)作为透明电极在平板显示以及各种电子设备应用中处于垄断地位,但其本身存在陶瓷脆性、弯折... 详细信息

近年来,透明导电薄膜在光电器件中得到广泛的应用,是触控显示、有机发光二极管(OLED)、薄膜太阳能电池等器件的重要组成部分。目前氧化铟锡(ITO)作为透明电极在平板显示以及各种电子设备应用中处于垄断地位,但其本身存在陶瓷脆性、弯折易受损、反应温度高及易泛黄等缺点,严重阻碍了电子器件向小型化和柔性方向发展,因此迫切需要一种新的导电材料能够代替ITO,从而应用到柔性设备中。而基于银纳米线(Ag nanowires,AgNWs)的透明导电膜凭借良好的透光度、高导电性、低成本以及柔性可弯折等优点,有望成为ITO导电薄膜最具潜力的替代品。短短几年内,基于AgNWs透明导电膜的制备工艺和器件结构不断得到优化,并吸引越来越多研究者的关注。AgNWs的长径比及其分散液的粘度直接影响透明导电膜的光学和电学性能。对于高长径比的AgNWs,只需较少数量即可搭建出高导电性的AgNWs网络。这样可有效降低使用高长径比AgNWs制得的导电膜的散射,也可大幅提升其透过性。其次,分散液是影响AgNWs导电膜性能的另一个不可忽视的因素,其分散性和粘度直接影响着薄膜的均匀性及薄膜与基底的粘附性,因此获得高性能的分散液是制备AgNWs透明导电膜的关键。此外,由于AgNWs之间的接触电阻非常高,制备的导电膜的方块电阻非常大,这就需要对薄膜进行相应的后处理来降低其方阻。本文重点综述了国内外AgNWs的合成方法,总结了高透明AgNWs导电膜在导电分散液制备、薄膜制备、后处理等工艺上的研究进展,并简述了AgNWs透明导电膜在光电器件中的应用。最后,对AgNWs柔性透明导电膜在未来的发展趋势进行了展望,以期为制备高性能的AgNWs透明导电膜提供参考。

关键词：银纳米线透明导电膜触控显示有机发光二极管(OLED) 太阳能电池

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透明导电膜

精细化工原料及中间体 2003年第7期 37-38页

基于丝素蛋白与纳米银线的柔性透明导电膜及其光电应用

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材料导报 2021年第2期35卷 2064-2068页

作者：徐川严观福生孔令庆欧阳新华林乃波刘向阳厦门大学材料学院生物仿生及软物质研究院福建省柔性功能材料重点实验室厦门361005 福建农林大学材料工程学院福州350002 新加坡国立大学物理系新加坡117542

丝素蛋白具有优异的生物相容性,可用于生物医学、组织工程等领域。为了探索丝素蛋白在不同交叉领域的应用,本工作首先合成了高长径比的纳米银线,将其旋涂在玻璃基底上,然后流延、浇注再生丝素蛋白溶液,经过干燥后得到具有优异的方块电... 详细信息

丝素蛋白具有优异的生物相容性,可用于生物医学、组织工程等领域。为了探索丝素蛋白在不同交叉领域的应用,本工作首先合成了高长径比的纳米银线,将其旋涂在玻璃基底上,然后流延、浇注再生丝素蛋白溶液,经过干燥后得到具有优异的方块电阻和良好的透光率的柔性导电膜。为了探索该柔性导电膜在光电领域的应用,以纳米银线-丝素蛋白膜代替传统的ITO-玻璃基底制备了简单的有机太阳能电池。结果发现,纳米银线形成了充分接触的网格,并且被丝素蛋白牢牢地包覆,膜的结构没有因为纳米银线的引入而被破坏。纳米银线-丝素蛋白膜在550 nm处的透光率随着纳米银线溶液旋涂次数的增加由最高的97%降低至81%。膜的方块电阻随着纳米银线溶液旋涂次数的增加由最高的33.6Ω/sq降低至6.0Ω/sq。有机太阳能电池的光电转换效率为4.78%,开路电压为0.67 V,短路电流为15.22 mA/cm 2。

关键词：丝素蛋白纳米银线透明导电膜有机太阳能电池

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高效透明导电膜荧光屏的研究

光子学报 2006年第2期35卷 176-179页

作者：白晓红刘进元白永林刘百玉刘秀琴王琛西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室中国科学院研究生院北京100039

介绍了一种新型荧光屏结构,采用透明导电膜代替传统荧光屏中的铝膜作电极.分别测试了新型荧光屏和传统荧光屏的加电特性.实验结果表明新型荧光屏具有较高的耐压性能,对提高X射线变像管的空间分辨率有重要作用,而且能延长变像管的寿命.... 详细信息

介绍了一种新型荧光屏结构,采用透明导电膜代替传统荧光屏中的铝膜作电极.分别测试了新型荧光屏和传统荧光屏的加电特性.实验结果表明新型荧光屏具有较高的耐压性能,对提高X射线变像管的空间分辨率有重要作用,而且能延长变像管的寿命.采用透明导电膜制作荧光屏还具有工艺简单,成本低和成品率高的优点.

关键词：透明导电膜荧光屏 X射线变像管空间分辨率