透明導電薄膜的研究進展3700字

1、透明導電薄膜的研究進展3700字 摘 要：透明導電薄膜是一種在可見光范圍內(nèi)透光率較高又具有良好導電性的薄膜材料，主要應用于太陽能電池板、液晶顯示屏、柔性電子設(shè)備以及智能玻璃等方面。本文綜述了透明導電薄膜的開展狀況，介紹了透明導電薄膜常用原料和制備工藝并對其開展前景進展分析。 畢業(yè)關(guān)鍵詞：透明導電薄膜；制備方法；TCO；石墨烯；碳納米管、應用1 引言透明導電薄膜是一種在可見光范圍內(nèi)透光率較高又具有良好導電性的薄膜材料，主要應用于太陽能電池板、液晶顯示屏、柔性電子設(shè)備以及智能玻璃等方面。透明導電薄膜開展迅速，無論在材料的選擇還是制備工藝的開展，有關(guān)透明導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、導電聚合物薄膜以及其它薄膜等。2.1 金屬氧化物透明導電薄膜TCOTCO薄膜1是目前研究和應用最廣泛的透明導電薄膜，研究和應用較多的摻雜TCO薄膜，主要有In2O3基、ZnO基、SnO2基透明導電薄膜。目前市場上占比最大的是氧化銦錫2Indium tin oxide，簡稱ITO透明導電薄膜，氧化銦錫由于具有良好導電性、耐腐蝕、易加工等優(yōu)點，被廣泛應用于電子工業(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薄膜制備工藝復雜，需要使用復雜昂貴的輔助設(shè)備，同時銦作為稀有金屬，價格昂貴，資源有限，制約了其開展。在對傳統(tǒng)ITO薄膜制造工藝的研究中，人們對磁控濺射制備ITO 薄膜進展了大量研究，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 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，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、導電性更好的 ITO/ Ag/ ITOIAI復合膜5獲得了人們越來越多的關(guān)注。在TCO薄膜中，另一大體系是氧化鋅基透明導電薄

4、膜。氧化鋅 ZnO6作為一種新型半導體光電材料，原材料來源豐富、無毒、價格廉價。其中摻鋁氧化鋅膜AZO在等離子體中化學穩(wěn)定性最好，且具有同ITO膜相似的光電性能，應用較廣泛。通常情況下，氧化鋅薄膜呈現(xiàn)弱n型導電性，通過引入適當?shù)脑負诫s之后，氧化鋅薄膜的導電性可以明顯改善。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體材料，近來受到越來越多的關(guān)注，有望成為下一代具有更大開展?jié)摿Φ男滦屯该鲗щ姴牧?。SnO2基很少單獨使用，研究也多以摻雜復合使用，氟或銻摻雜的氧化錫低輻射涂層玻璃被認為是最經(jīng)濟實用的建筑節(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同樣具有較大的開展前景。2.2 石墨烯透明導電薄膜在透明導電薄膜領(lǐng)域，石墨烯同樣開展迅速。石墨烯由于具有極高的透光率、導電性和機械性，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。石墨烯透明導電薄膜的制備方法目前主要有氧化石墨法、化學氣相沉積法、復合材料法等。閔永剛9通過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電薄膜，并通過逐層堆疊的技術(shù)到達優(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/銀納米線復合透明導電薄膜不僅具有優(yōu)異的光電性能，還具有良好的機械彎曲穩(wěn)定性。2.3 碳納米管透明導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/氧化石墨復合薄膜，并通過水合肼蒸汽復原法將薄膜復原成碳納米管/石墨烯透明導電薄膜。2.4 其它透明導電薄膜在透明導電薄膜的開展中，還有很多其它制備方法，比方聚合物透明導電薄膜、金屬網(wǎng)格14，金屬納米線等。聚合物材料制備的透明導電薄膜具有本錢低、易加工、耐腐蝕等優(yōu)點。制備有機透明導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，通過外表處理，采用聚乙撐二氧噻吩PEDOT制備導電涂料，利用絲杠涂布制備了在可見和中遠紅外都有較高透過率的透明導電薄膜。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)格透明導電膜17制備過程中化學鍍工藝

8、穩(wěn)定性，將為銀鹽法制備透明導電膜技術(shù)產(chǎn)業(yè)化和穩(wěn)定消費奠定堅實的根底。張楠18首次利用 Sb2O3/Ag/ Sb2O3 SAS 疊層透明導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)與展望透明導電薄膜由于其廣闊的應用前景，正在鼓勵著大量科研工作者投入其中。由于氧化銦錫昂貴的價格以及復雜的制備工藝及有限的資源，透明導電薄膜逐漸朝著多元化方向開展。隨著碳納米材料以及其他金屬摻雜復合材料的開展，透明導電薄膜性能將會得到更大的進步，應用更加廣闊。 參考文獻1 劉宏燕， 顏悅， 望詠林，等. 透明導電氧化物薄膜材料研究進展J. 航空材料學報， 2022， 354：63-

9、82.2 肖佳， 征衛(wèi)星. ITO靶材的制備應用及開展趨勢J. 湖南科技學院學報， 2022， 2812：47-48.3楊鑫. ITO透明導電膜的制備及其性能研究D. 天津大學， 2022.4鐘志有， 張騰， 顧錦華，等. 磁控濺射沉積摻錫氧化銦透明導電薄膜的光電性能研究J. 人工晶體學報， 20224：647-652.5王孝麗， 牛玉超， 肖辰，等. ITO/Ag/ITO透明導電膜性能研究進展J. 山東建筑大學學報， 20224：376-381.6 崔玉民， 洪文珊， 張文保. WO3/ZnO光催化降解酸性黑染料的研究J. 材料導報：網(wǎng)絡(luò)版， 20222：22-25.7 任洋. 玻璃基SnO

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