PEDOT:PSS/铜纳米线复合透明导电薄膜制备及其光电性能研究

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有机发光二极管(OLED)具备自发光、超薄、对比度高、低功耗、结构简单等优点,成为近年来最具潜力的显示器件。OLED透明阳极材料通常使用氧化铟锡(ITO),但是ITO本身易碎、成本高昂、制备过程需要在真空环境下进行高温沉积,这些都不能完全满足可弯折、耐冲击、低成本等柔性设备的使用。因此人们迫切需求一种价格低廉、柔性、制备工艺简单、能与柔性衬底很好兼容、可实现规模化生产的替代材料。铜纳米线(CuNWs)复合透明导电薄膜就完全符合上述需求。本文主要通过简单的水热合成方法,生长长度可控、超细、超长且分散性良好的CuNWs,并分别研究CuNWs在不同反应条件下的产物形貌。使用生长的CuNWs制备低方阻、高透光率的铜纳米线复合透明导电薄膜,并将其作为透明阳极应用于柔性绿光OLED器件中。本文主要包括以下内容:第一,我们使用水热合成方法生长CuNWs,利用抗坏血酸(C6H8O6)作为还原剂、十八烷基胺(C18H39N,ODA)作为封端剂、二水合氯化铜(CuCl2·2H2O)提供铜源。通过不断调整实验参数,使用SEM、TEM、XRD以及光学显微镜等设备对生长的CuNWs进行表征,分别研究反应时间、ODA、抗坏血酸、反应温度对CuNWs形貌产生的影响,并最终生长得到平均长度>100μm、平均直径≈35nm、长径比约为2857的CuNWs。第二,利用上述方法生长的CuNWs,使用真空抽滤、转移的方法,将滤膜表面的CuNWs导电网格转移至柔性PET衬底上,制备柔性铜纳米线透明导电薄膜。所制备的透明导电薄膜具有非常优异的光电特性,方阻26.23Ω/sq,透过率89.06%(λ=550nm),但是由于所制备的铜纳米线透明导电薄膜存在易氧化、表面粗糙等缺点,不能满足OLED器件的实际应用。因此为解决上述问题,我们将化学稳定性极好的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)溶液旋涂在铜纳米线透明导电薄膜表面,制备CuNWs/PMMA复合透明导电薄膜,最终使薄膜的表面粗糙度有很大程度的改善,而且抗氧化能力有显著提高。第三,尽管CuNWs/PMMA复合透明导电薄膜有很好的光电性能,但是薄膜的功函数依旧很低,为提高复合薄膜功函数,我们在CuNWs/PMMA复合薄膜基础上再次旋涂配制的聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)溶液制备CuNWs/PMMA/PEDOT:PSS复合透明导电薄膜。在此基础上制备结构为CuNWs/PMMA/PEDOT:PSS/NPB(50nm)/Alq3(40nm)/LiF(1nm)/Al(100nm)的柔性绿光OLED器件,并和以PEDOT:PSS为透明阳极的柔性绿光OLED器件进行对比。结果表明:以CuNWs/PMMA/PEDOT:PSS复合透明导电薄膜为透明阳极的器件在亮度和电流密度方面比PEDOT:PSS为阳极的器件分别提高了400%和104%,最大亮度和最大电流密度分别可以达到2385cd/m2和509mA/cm2
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