降低银纳米线柔性透明电极表面粗糙度的衬底转移法研究

【摘要】：透明电极是一种兼具高可见光透过率和高导电性能的材料,广泛应用于平面显示、太阳能电池等领域。近年来,随着柔性电子、可穿戴式器件的发展,对透明电极提出了更高的要求。不仅需要其具有优异的光电性能还要求兼具柔韧性。银纳米线(silver nanowire,AgNW)是一种性能优异、可替代氧化铟锡(Indium tin oxide,ITO)的柔性透明电极材料,本论文针对其表面粗糙度过大的问题,研究降低其表面粗糙度的衬底转移方法,其目的是建立材料和工艺参数,如银纳米线的面密度、承载银纳米线的基底、转移过程中的机械压力以及转移后的处理等,与最终银纳米线电极表面粗糙度的关系,为衬底转移法的参数优化提供参考依据。除此之外,论文将评估衬底转移法对银纳米线电极电学、光学、机械柔性、基底附着性和热稳定性的影响,并通过一定的处理达到银纳米线柔性电极综合性能的提高。论文的具体内容包括:(1)采用表面抛光的石英玻璃作为初始衬底、聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)作为目标基底,设计了银纳米线电极衬底转移的方案,分别制备了以石英玻璃和聚乙烯醇为基底的银纳米线电极。(2)对制备的银纳米线电极的表面粗糙度、可见光透过率、方块电阻、基底附着性等性能进行了分析测试,对比了衬底转移前后银纳米线电极性能的变化,并分析了相应的原因,明确了经过衬底转移后银纳米线面密度与银纳米线电极表面峰谷粗糙度、均方根粗糙度、平均粗糙度之间的关系。(3)聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene terephthalate,PET)和PVA均是柔性透明电极常用的基底材料,为了对比这两种基底材料对银纳米线电极性能的影响,本文采用衬底转移法制备了相同银纳米线面密度的PVA/AgNW和PET/AgNW电极,比对了二者在机械柔韧性和热稳定性方面的差异,并对导致二者性能差异的原因进行了分析。为了消除由目标衬底包裹而引起的银纳米线电极导电性能下降的效应,采用氧化石墨烯(graphene oxide,GO)修饰银纳米线电极表面,以此提高银纳米线网络连接的稳定性。分析了GO溶液PH值、浸涂时间、浓度对PVA/AgNW电极方块电阻降低的效果,实验结果制备的PVA/GO/AgNW复合电极的电学性能相比于PVA/AgNW电极的电学性能得到了提高。