双疏透明导电薄膜的制备工艺研究

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1、双疏透明导电薄膜的制备工艺研究学科：材料加工工程研究生签字：孑u石丢指导教师签字：饬饥摘要透明导电氧化物薄膜材料作为透明电极在液晶显示和太阳能电池等领域得到实际应用，但目前通常采用的ITO(Sn掺杂In203)膜由于存在热稳定性差及使用过程中对环境气氛的严格要求和工艺手段不灵活等缺陷，已严重制约了它在新兴领域的应用。以往采用溶胶一凝胶法制备的Al掺杂的氧化锌薄膜虽然具有工艺灵活可在异型器件表面镀膜、热稳定性好及膜层均匀性好等特点，但是导电性能与ITO相比还有很大的差距，因此需要在传统的溶胶一凝胶工艺基础上进行改进，以提高膜层的导电性能。本文首次采用在溶胶凝胶薄膜中添加导

2、电纳米颗粒的新型溶胶．凝胶制各工艺，以改进溶胶．凝胶制备薄膜的结构，进而提高膜层的导电性能。本文在概述了ZAO(掺铝氧化锌)薄膜的性能、制备技术、应用前景和国内外研究发展概况的基础上，首先采用共沉淀．超临界工艺，通过控制超临界反应条件、溶液的成分和浓度制备出在醇中具有良好分散性及导电性良好的Al掺杂ZnO纳米粉体，粉体粒径控制在50nm以内，其中粉体一次颗粒粒径10nm左右。以二水合乙酸锌(Zn(CH3COO)2-2H20)为前驱体，乙二醇甲醚(2．methoxyethan01)为有机溶剂，单乙醇胺(monoethanolamine)为稳定剂，硝酸铝(AI(N03)3·

3、9H20)为掺杂剂，采用溶胶．凝胶浸涂法在玻璃衬底上制备出高可见光透过率以及高导电率的A13+掺杂ZnO(ZAO)透明导电薄膜及掺入ZAO纳米颗粒的透明导电膜。利用四探针电阻仪、DTA．TG、FT-IR傅立叶红外测试仪、，UV／VIS分光光度计、TEM、SEM、XRD等方法分析了膜层的导电性能和光学性能及膜层的结构。结果表明溶胶．凝胶法制备的ZAO薄膜中导电电子分别由魁3+替代Zn2+及膜层中的氧空位提供，载流子的散射机制主要为带电离子杂质散射和缺陷散射，A1掺杂量为lm01％(相对于Zn)时ZAO膜的方阻降至最低约180D．．／m，透光率为85％。用SEM对添加ZAO

4、导电纳米颗粒的ZAO薄膜的微观形貌进行观察，ZAO纳米颗粒添加有效降低了溶胶．凝胶工艺制备薄膜中的气孔率，提高了膜层的致密性。当粉体添加量为lOwt％时，膜层的电阻降至90D．／m，导电性能显著提高。纳米颗粒添加的同时，膜层仍具有良好的透光性，在可见光区域的透光率大于75％。为了改善导电薄膜表面的耐污染性，通过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，采用溶胶凝胶工艺，制备出具有优良双疏性能的透明薄膜。采用FT-IR、TGA—DTA以及SEM分析了热处理温度对薄膜结构的影响，通过检测接触角大小分析了FAS含量对薄膜疏水疏油性的影响。结果表明热处理温度达

5、到150℃即可形成具有致密均匀网络结构的薄膜。薄膜的憎水憎油性及耐指纹性随FAS含量的增大而变好，当FAS含量大于0．6wt％后变化趋缓。制备出的薄膜水／膜角为1100，油／膜角为810，透光率90％以上。关键词：溶胶．凝胶工艺；超临界流体干燥；～3+掺杂ZnO薄膜；ZAO纳米颗粒；透明导电薄膜PreparationandResearchofHydro·-oleophobicityTran：parenceConductivqFilmsIransarenceonnctiveFilmsDiscipline：MaterialsProcessingEngineeringStud

6、entSignature：lc叼乙圮护SupervisorSignature：纷弘％AbstractTransparentconductingoxides(TCO)havebeenwidelyusedinliquidcrystaldisplayandsolarcellastransparentelectrode．However,today,theapplicationofthewidelyusedITOfilmsareseverelylimitedinthenewscopes，duetoundesirablequalitiessuchasseverelyspoiledu

7、nderhightemperature，andcomplicatedtechniques．TheA1dopedzincoxidebysol—gelprocess，displaymanypositiveproperties，suchassimpletechniques，chemicalinertness，stabilitytoheattreatment，andsmoothness．HoweveritsconductivityisfarfromthatofITO．Asaresult，improvementsneedtobemadeontrad