雙疏透明導(dǎo)電薄膜的制備工藝研究.pdf

1、透明導(dǎo)電氧化物薄膜材料作為透明電極在液晶顯示和太陽能電池等領(lǐng)域得到實際應(yīng)用，但目前通常采用的ITO（Sn摻雜In2O3）膜由于存在熱穩(wěn)定性差及使用過程中對環(huán)境氣氛的嚴(yán)格要求和工藝手段不靈活等缺陷，已嚴(yán)重制約了它在新興領(lǐng)域的應(yīng)用。以往采用溶膠-凝膠法制備的Al摻雜的氧化鋅薄膜雖然具有工藝靈活可在異型器件表面鍍膜、熱穩(wěn)定性好及膜層均勻性好等特點，但是導(dǎo)電性能與ITO相比還有很大的差距，因此需要在傳統(tǒng)的溶膠-凝膠工藝基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，以提高膜層

2、的導(dǎo)電性能。 本文首次采用在溶膠凝膠薄膜中添加導(dǎo)電納米顆粒的新型溶膠-凝膠制備工藝，以改進(jìn)溶膠-凝膠制備薄膜的結(jié)構(gòu)，進(jìn)而提高膜層的導(dǎo)電性能。 本文在概述了ZAO（摻鋁氧化鋅）薄膜的性能、制備技術(shù)、應(yīng)用前景和國內(nèi)外研究發(fā)展概況的基礎(chǔ)上，首先采用共沉淀．超臨界工藝，通過控制超臨界反應(yīng)條件、溶液的成分和濃度制備出在醇中具有良好分散性及導(dǎo)電性良好的Al摻雜ZnO納米粉體，粉體粒徑控制在50nm以內(nèi)，其中粉體一次顆粒粒徑10nm左

3、右。 以二水合乙酸鋅（Zn（CH3COO）2·2H2O）為前驅(qū)體，乙二醇甲醚（2-methoxyethanol）為有機(jī)溶劑，單乙醇胺（monoethanolamine）為穩(wěn)定劑，硝酸鋁（Al（NO3）3·9H2O）為摻雜劑，采用溶膠-凝膠浸涂法在玻璃襯底上制備出高可見光透過率以及高導(dǎo)電率的Al3+摻雜ZnO（ZAO）透明導(dǎo)電薄膜及摻入ZAO納米顆粒的透明導(dǎo)電膜。利用四探針電阻儀、DTA-TG、FT-IR傅立葉紅外測試儀、UV/V

4、IS分光光度計、TEM、SEM、XRD等方法分析了膜層的導(dǎo)電性能和光學(xué)性能及膜層的結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明溶膠-凝膠法制備的ZAO薄膜中導(dǎo)電電子分別由Al3+替代Zn2+及膜層中的氧空位提供，載流子的散射機(jī)制主要為帶電離子雜質(zhì)散射和缺陷散射，Al摻雜量為1mol%（相對于Zn）時ZAO膜的方阻降至最低約180Ω/□，透光率為85%。 用SEM對添加ZAO導(dǎo)電納米顆粒的ZAO薄膜的微觀形貌進(jìn)行觀察，ZAO納米顆粒添加有效降低了溶膠-凝膠工藝

5、制備薄膜中的氣孔率，提高了膜層的致密性。當(dāng)粉體添加量為10wt%時，膜層的電阻降至90Ω/□，導(dǎo)電性能顯著提高。納米顆粒添加的同時，膜層仍具有良好的透光性，在可見光區(qū)域的透光率大于75%。 為了改善導(dǎo)電薄膜表面的耐污染性，通過引入十三氟辛基乙基三甲氧基硅烷（FAS）降低薄膜表面自由能，采用溶膠凝膠工藝，制備出具有優(yōu)良雙疏性能的透明薄膜。采用FT-IR、TGA-DTA以及SEM分析了熱處理溫度對薄膜結(jié)構(gòu)的影響，通過檢測接觸角大小分