柔性透明导电薄膜的制备及其在在OLED器件中的应用

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随着科学技术的不断进步,显示技术正在飞速的发展。如今的屏幕越来越追求轻薄,柔性可弯曲,主动有机发光等性能。透明导电薄膜(TCF)是显示屏幕的重要组件。无论是经典的液晶显示器,还是现今热门的主动矩阵有机发光二极体(OLED),所用的TCF依然是氧化铟锡(ITO)薄膜。工业ITO由于铟的稀缺性、高温沉积工艺、机械脆性以及需要石印图形的复杂制造工艺等原因,在光电应用中存在成本高的缺点。因此,研究出性能优异的新型柔性TCF成为当今我们必须要解决的难题。碳纳米材料(碳纳米管(CNT)、石墨稀)由于具有良好机械光电性能是制备柔性TCF的具有良好发展前景的材料之一。本课题首先探索了四氯金酸三水合物(HAu Cl4·3H2O)对CNT TCF进行p-型掺杂以降低面电阻的机理。HAu Cl4·3H2O处理后的CNT TCF表面含有Au元素并且随着处理时间的增加Au元素的信号强度也增加。Au3+从SWCNT得到电子部分被还原为Au1+和Au0,表明HAu Cl4·3H2O对CNT有p-型掺杂作用。我们发现当HAu Cl4·3H2O溶液为15 mmol/L,处理时间为15 min时,CNT TCF的面电阻降低的程度最大,CNT TCF的光电性能最高。其次利用聚3,4-乙烯二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸钠(PEDOT:PSS)制备出了具有良好导电性和透光度的TCF。PEDOT:PSS作为一种高导电的聚合物,有着令人满意的透光度。通过在PEDOT:PSS溶液中加入EG和硫酸后处理TCF的两步法来提高PEDOT:PSS TCF的导电性能。我们在电学、光学、结构和组成特征方面阐明了PEDOT:PSS TCF导电性增强的机理。再次利用氧化石墨烯(GO)、CNT、PEDOT:PSS制备出了具有良好光电性能和机械性能的P(E,S)/GO-CNT TCF。氧化石墨烯是一种化学改性的石墨烯材料,可以对CNT进行p-型掺杂。我们优化了GO与CNT的最佳质量比,探究了EG和硫酸后处理对P(E,S)/GO-CNT杂化膜电导率的影响及其机理。最终获得的TCF在透光率为87%(@550 nm)时面电阻为46.3Ω/sq,这表明它们在光电子领域具有巨大的应用潜力。本课题进一步利用制备的两种TCF作为阳极制备了OLED器件,对器件的光电性能进行了测试,结果表明制得的薄膜在光电器件中有着可观的应用前景。
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