透明導(dǎo)電薄膜的研究進(jìn)展3700字

1、透明導(dǎo)電薄膜的研究進(jìn)展3700字 摘 要：透明導(dǎo)電薄膜是一種在可見(jiàn)光范圍內(nèi)透光率較高又具有良好導(dǎo)電性的薄膜材料，主要應(yīng)用于太陽(yáng)能電池板、液晶顯示屏、柔性電子設(shè)備以及智能玻璃等方面。本文綜述了透明導(dǎo)電薄膜的開(kāi)展?fàn)顩r，介紹了透明導(dǎo)電薄膜常用原料和制備工藝并對(duì)其開(kāi)展前景進(jìn)展分析。 畢業(yè)關(guān)鍵詞：透明導(dǎo)電薄膜；制備方法；TCO；石墨烯；碳納米管、應(yīng)用1 引言透明導(dǎo)電薄膜是一種在可見(jiàn)光范圍內(nèi)透光率較高又具有良好導(dǎo)電性的薄膜材料，主要應(yīng)用于太陽(yáng)能電池板、液晶顯示屏、柔性電子設(shè)備以及智能玻璃等方面。透明導(dǎo)電薄膜開(kāi)展迅速，無(wú)論在材料的選擇還是制備工藝的開(kāi)展，有關(guān)透明導(dǎo)電薄膜的研究成果不斷涌現(xiàn)。2 種類及制備工藝

2、透明導(dǎo)電薄膜種類繁多，根據(jù)原料的不同可以分為金屬氧化物薄膜TCO、石墨烯薄膜、CNT薄膜、導(dǎo)電聚合物薄膜以及其它薄膜等。2.1 金屬氧化物透明導(dǎo)電薄膜TCOTCO薄膜1是目前研究和應(yīng)用最廣泛的透明導(dǎo)電薄膜，研究和應(yīng)用較多的摻雜TCO薄膜，主要有In2O3基、ZnO基、SnO2基透明導(dǎo)電薄膜。目前市場(chǎng)上占比最大的是氧化銦錫2Indium tin oxide，簡(jiǎn)稱ITO透明導(dǎo)電薄膜，氧化銦錫由于具有良好導(dǎo)電性、耐腐蝕、易加工等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于電子工業(yè)領(lǐng)域。ITO薄膜常用的制備方法3有磁控濺射法、電子束蒸發(fā)法、化學(xué)氣相沉積法、溶膠-凝膠法、噴涂法等 ，而磁控濺射是目前商業(yè)上廣泛使用的薄膜制備方法之

3、一。但是由于ITO薄膜制備工藝復(fù)雜，需要使用復(fù)雜昂貴的輔助設(shè)備，同時(shí)銦作為稀有金屬，價(jià)格昂貴，資源有限，制約了其開(kāi)展。在對(duì)傳統(tǒng)ITO薄膜制造工藝的研究中，人們對(duì)磁控濺射制備ITO 薄膜進(jìn)展了大量研究，主要集中在沉積溫度、工作壓力、濺射功率、后處理以及沉積速率等工藝條件對(duì) ITO 薄膜的影響上。鐘志有4采用直流磁控濺射方法在普通玻璃襯底上制備ITO透明導(dǎo)電薄膜。研究發(fā)現(xiàn)，在一樣的退火條件下，沉積速率較小時(shí)，薄膜的優(yōu)良指數(shù)較大，具有較佳的光電綜合性能。比單層 ITO厚度更薄、導(dǎo)電性更好的 ITO/ Ag/ ITOIAI復(fù)合膜5獲得了人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注。在TCO薄膜中，另一大體系是氧化鋅基透明導(dǎo)電薄

4、膜。氧化鋅 ZnO6作為一種新型半導(dǎo)體光電材料，原材料來(lái)源豐富、無(wú)毒、價(jià)格廉價(jià)。其中摻鋁氧化鋅膜AZO在等離子體中化學(xué)穩(wěn)定性最好，且具有同ITO膜相似的光電性能，應(yīng)用較廣泛。通常情況下，氧化鋅薄膜呈現(xiàn)弱n型導(dǎo)電性，通過(guò)引入適當(dāng)?shù)脑負(fù)诫s之后，氧化鋅薄膜的導(dǎo)電性可以明顯改善。常用的摻雜元素有B、Mg、Pr、Nb、Si、Cu、Ga、Ti等元素。SnO2作為一種寬帶隙半導(dǎo)體材料，近來(lái)受到越來(lái)越多的關(guān)注，有望成為下一代具有更大開(kāi)展?jié)摿Φ男滦屯该鲗?dǎo)電材料。SnO2基很少單獨(dú)使用，研究也多以摻雜復(fù)合使用，氟或銻摻雜的氧化錫低輻射涂層玻璃被認(rèn)為是最經(jīng)濟(jì)實(shí)用的建筑節(jié)能玻璃材料。目前最常用的制備工藝是磁控濺射法

5、，然而噴霧熱分解工藝7制備低輻射玻璃可以極大地降低消費(fèi)本錢，或許具有更廣闊的前景。在金屬氧化物薄膜研究領(lǐng)域，TIO2基和摻銻氧化錫ATO薄膜8同樣具有較大的開(kāi)展前景。2.2 石墨烯透明導(dǎo)電薄膜在透明導(dǎo)電薄膜領(lǐng)域，石墨烯同樣開(kāi)展迅速。石墨烯由于具有極高的透光率、導(dǎo)電性和機(jī)械性，在其被制備后迅速引起了光電子領(lǐng)域研究人員的極大關(guān)注。石墨烯透明導(dǎo)電薄膜的制備方法目前主要有氧化石墨法、化學(xué)氣相沉積法、復(fù)合材料法等。閔永剛9通過(guò)Langmuir-Blodgett法方便地制備了透光率為82.69%，方塊電阻為471/的柔性石墨烯透明導(dǎo)電薄膜，并通過(guò)逐層堆疊的技術(shù)到達(dá)優(yōu)化石墨烯透明薄膜性能的目的。研究發(fā)現(xiàn)10

6、，石墨烯/銀納米線復(fù)合透明導(dǎo)電薄膜不僅具有優(yōu)異的光電性能，還具有良好的機(jī)械彎曲穩(wěn)定性。2.3 碳納米管透明導(dǎo)電薄膜碳納米管和石墨烯類似，也是新型的納米碳材料，同樣具有獨(dú)特的晶體構(gòu)造和優(yōu)異的性能而被人們廣泛關(guān)注。碳納米管，也稱為巴基管，由石墨片層繞中心軸卷曲所組成的單層或多層的同軸無(wú)縫中空管狀物，兩端閉合。目前碳納米管制備11主要采用電弧法、化學(xué)氣相沉積法CVD、激光蒸發(fā)法、離子電子束輻射法、電解法、火焰法等等。工業(yè)制備中主要采用電弧法、激光蒸發(fā)法和化學(xué)氣相沉積法。孟巖12采用繞線棒涂布的方法制備大面積的碳納米管柔性透明導(dǎo)電薄膜。魏嘉麒13采用Hummers法制備氧化石墨，采用逐層自組裝法LBL

7、在玻璃基底上制得碳納米管/氧化石墨復(fù)合薄膜，并通過(guò)水合肼蒸汽復(fù)原法將薄膜復(fù)原成碳納米管/石墨烯透明導(dǎo)電薄膜。2.4 其它透明導(dǎo)電薄膜在透明導(dǎo)電薄膜的開(kāi)展中，還有很多其它制備方法，比方聚合物透明導(dǎo)電薄膜、金屬網(wǎng)格14，金屬納米線等。聚合物材料制備的透明導(dǎo)電薄膜具有本錢低、易加工、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)。制備有機(jī)透明導(dǎo)電薄膜的方法主要有旋涂法和真空蒸發(fā)法等。王曉麗15以聚乙烯PE薄膜為基材，通過(guò)外表處理，采用聚乙撐二氧噻吩PEDOT制備導(dǎo)電涂料，利用絲杠涂布制備了在可見(jiàn)和中遠(yuǎn)紅外都有較高透過(guò)率的透明導(dǎo)電薄膜。金屬納米線16目前研究較多的主要是銅納米線和銀納線。銀鹽法金屬網(wǎng)格透明導(dǎo)電膜17制備過(guò)程中化學(xué)鍍工藝

8、穩(wěn)定性，將為銀鹽法制備透明導(dǎo)電膜技術(shù)產(chǎn)業(yè)化和穩(wěn)定消費(fèi)奠定堅(jiān)實(shí)的根底。張楠18首次利用 Sb2O3/Ag/ Sb2O3 SAS 疊層透明導(dǎo)電薄膜作為透明電極，并采用衍射自組裝溝道的方法研制了一種透明薄膜晶體管。3 總結(jié)與展望透明導(dǎo)電薄膜由于其廣闊的應(yīng)用前景，正在鼓勵(lì)著大量科研工作者投入其中。由于氧化銦錫昂貴的價(jià)格以及復(fù)雜的制備工藝及有限的資源，透明導(dǎo)電薄膜逐漸朝著多元化方向開(kāi)展。隨著碳納米材料以及其他金屬摻雜復(fù)合材料的開(kāi)展，透明導(dǎo)電薄膜性能將會(huì)得到更大的進(jìn)步，應(yīng)用更加廣闊。 參考文獻(xiàn)1 劉宏燕， 顏悅， 望詠林，等. 透明導(dǎo)電氧化物薄膜材料研究進(jìn)展J. 航空材料學(xué)報(bào)， 2022， 354：63-

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10、_2透明導(dǎo)電薄膜及低輻射性能研究D. 西安理工大學(xué)， 2022.8趙禎， 張健民， 吳姣，等. ATO透明導(dǎo)電薄膜的研究進(jìn)展J. 機(jī)械工程材料， 202210：5-9.9閔永剛， 苑春秋， 曾文進(jìn)，等. Langmuir-Blodgett法制備柔性石墨烯透明導(dǎo)電薄膜J. 南京郵電大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版， 2022， 355：112-116.10藍(lán)秋明， 李嘉寶， 何鑫，等. 石墨烯/銀納米線復(fù)合透明導(dǎo)電薄膜光電性能及穩(wěn)定性研究J. 人工晶體學(xué)報(bào)， 202212.11魏嘉麒. 層層自組裝技術(shù)制備碳納米管/石墨烯透明導(dǎo)電薄膜D. 南昌大學(xué)， 2022.12孟巖. 碳納米管柔性透明導(dǎo)電薄膜的棒涂法制備及性能研究D. 天津工業(yè)大學(xué)， 2022.13魏嘉麒， 曾效舒， 朱棟泉，等. 逐層法制備碳納米管/石墨烯透明導(dǎo)電玻璃J. 材料科學(xué)與工程學(xué)報(bào)， 2022， 324：548-553.14齊亮飛， 朱超挺， 楊曄，等. 金屬網(wǎng)格透明導(dǎo)電薄膜研究現(xiàn)狀與應(yīng)用分析J. 材料導(dǎo)報(bào)， 2022， 2917：31-36.15王曉麗， 周雪琴， 田啟祥，等. 聚乙烯基復(fù)合透明導(dǎo)電薄膜的制備與性能J. 高分子材料科學(xué)與工程， 20222：165-168.16李?F. 尺度可控銀納米線及高耐彎折柔性透明導(dǎo)電膜