4765字开题报告范文:叠层透明导电膜的制备及性能

层压透明导电膜的制备及性能

开幕报告

内容

一、选题背景

二.研究的目的和意义

第三，本研究涉及的主要理论

第四，本文的主要内容和研究框架

(一)本研究的主要内容

(2)本文的研究框架

五、写作大纲

六、本文的研究进展

七、读过的文学作品

一、选题背景

透明导电膜因其高透射率和高导电性已被广泛应用于当代科学技术的各个领域，并已成为物理电子学、材料科学、半导体光电子学等各种新兴交叉学科的物质基础。然而，在发现透明导电氧化物之前，人们相信自然界中所有的导电物质都是不透明的。直到1907年，巴德克尔·[3]打破了对导电材料透明度的传统理解。他发现CdO不仅导电，而且半透明。起初，这种透明导电氧化物只用于飞机的挡风玻璃上。从那时起，电影科技发展迅速。20世纪50年代，人们先后制备了二氧化锡基[透明导电膜和二氧化铟基透明导电膜。为了降低薄膜成本，人们在20世纪80年代开始关注氧化锌基透明导电膜。[5]目前，掺杂透明导电膜的主要材料是In2O3、氧化锌、二氧化锡、Ga2O3和CdO。其中，氧化锌:铝(偶氮)、氧化锡:氟、氧化锡:锑、氧化铟:氧化锡(ITO)是广泛使用的掺杂体系。[6-13]透明导电膜的制备方法可分为化学涂布法和物理涂布法。化学涂覆方法主要包括溶胶-凝胶法、喷雾热分解法和各种化学气相沉积法。物理镀膜主要包括各种溅射镀膜技术和各种真空蒸发镀膜技术，包括离子源辅助电子束热蒸发镀膜技术。

不同的制备方法各有利弊。例如，喷雾热分解法的制备成本低，但制备的薄膜性能不理想。然而，目前被公认为制备透明导电膜的最佳方法的磁控溅射法，虽然其工艺非常成熟，可以生产商品化的氧化铟锡，但也存在成本高、效率低的缺点。目前，除了建筑和节能窗户，透明导电膜主要用于显示器和太阳能电池。[1]作为有机光电器件中的电极材料，透明导电膜在市场上也有很大需求。到目前为止，ITO透明导电膜是应用最广泛的，也是最早用于有机光电器件的透明导电膜。[29]但是铟在氧化铟锡中是一种稀有元素。随着对薄膜需求的增加，铟价格上涨，同时面临耗尽的威胁。此外，随着科学技术的飞速发展，作为透明电极的ITO透明导电膜已经不能满足快速变化的光电器件的发展需求。例如，人们希望透明导电膜的制备成本能够降低，并且当用作光电器件的载流子注入电极时，其功函数能够得到控制。伊藤无法满足这些要求。因此，开发新型高性能实用透明导电膜具有重要的意义和价值。近年来，已经报道了一些可用作氧化铟锡替代物的电极，例如碳纳米管[30-33%、石墨烯[34-37%、导电聚合物[38-40%、金属膜[41%、金属纳米线[42-44%、金属网格[45]等。这些电极各有优缺点，但在光电性能、稳定性和生产工艺等方面仍面临许多有待解决的问题。我相信随着研究的不断深入，几种材料的性能会逐渐提高并进入实用阶段。然而，开发具有良好光电性能的新型透明导电膜仍然是一个巨大的挑战。

二.研究的目的和意义

电介质/金属/电介质叠层透明导电膜是一种新型无铟透明导电膜。该导电膜可以通过调节金属两侧介质的厚度来调节膜的透射率，使得其在可见光区具有高透射率，同时获得高电导率。此外，该薄膜的制备工艺简单，不需要高温，材料选择范围广，不仅限于几种材料。[2，46-48]尽管DMD薄膜有许多优点，但仍有一些问题需要解决，如导电机理不清楚，电极与相邻有机层之间存在某些界面问题。所有这些方面都需要相关研究者的进一步研究。

第三，本研究涉及的主要理论

随着透明导电膜的快速发展，越来越多的新型透明导电膜出现在人们面前。根据薄膜的组成和结构，我们可以将透明导电膜大致分为以下几类:透明导电金属膜、透明导电氧化物膜、层压透明导电膜、聚合物导电膜、导电粒子分散电介质、透明导电化合物膜和新型纳米结构导电膜。

金属薄膜(如金、铜、银、铝等)。)由于其高自由载流子浓度(高于1020厘米-3)而具有良好的导电性。而且由于载流子浓度高，金属膜是红外光和可见光的反射体，等离子体频率分布在近紫外区，所以其在可见光区的透射率不是很好。如果你想提高可见光区的透射率，你需要使金属膜非常薄(氧化铟是白色或黄色物质，其晶体结构如图1.1所示，它是立方锰铁矿石结构，也称为稀土氧化物结构，它是由四个In原子和六个o原子组成的原生细胞，在图中紫色球代表In原子，红色球代表o原子， 六个o原子位于立方体的顶角，留下两个氧空位置，而氧空位置是点缺陷。 一个完整的氧化铟单元电池由80个原子组成，其结构特别复杂。通过光学实验测得氧化铟的直接跃迁禁带宽度为3.55 eV-3.75 eV，可见光区透射率约为85%。此外，In2O3具有更高的施主杂质浓度(> 1019cm-3)和霍尔迁移率(> 50cm2 v-1 s-1)。氧化铟光电性能可以通过取代高价阳离子或低价阴离子来提高。常见的掺杂元素包括锡、钼、氟、钛等。In2O3: Sn (ITO)性能最佳，已成为应用最广泛的透明导电膜。

第四，本文的主要内容和研究框架

(一)本研究的主要内容

开发一种具有良好光电性能的新型柔性低成本透明电极是一大挑战。本文对这一难题进行了研究。利用叠层透明导电膜分别制备高功函阳极和低功函阴极，并分别作为电极成功制备有机太阳能电池。具体工作内容如下:

(1)首次用氧化镍制备了具有DMD层状结构的透明导电膜。研究了氧化镍厚度对银两侧氧化镍/银/氧化镍薄膜光电性能的影响。同时，研究了南京薄膜的环境稳定性和温湿度稳定性。此外，以南京为阳极，PEDOT:PSS为阳极界面缓冲层，制备了具有正结构的有机太阳能电池。

(2)在聚酯上制备高柔韧性和稳定性的聚酯/纳米柔性电极，并进一步采用紫外臭氧(UVO)辐照，显著提高纳米电极的功函数。另外，分别以纳米和氧化铟锡为阳极制备了柔性太阳能电池，并研究了纳米和氧化铟锡为电极的柔性太阳能电池的稳定性。

(3)利用末端离子源辅助电子束热蒸发制备了氧化锡/银/氧化锡层状结构的透明导电膜，研究了氧化锡厚度对氧化锡膜光电性能的影响。此外，以SAS为阴极，氧化锌为阴极界面缓冲层，制备了倒置结构的有机太阳能电池。

(4)首次用超薄Bi2O3改性SAS制备高性能低功函数叠层透明导电膜SnOx/银/SnOx/Bi2O3(SASB)。最后，以SASB为阴极制备了倒置结构的有机太阳能电池。

(2)本文的研究框架

本文的研究框架可以简单表达如下:

五、写作大纲

概要4-6

摘要6-7

目录8-11

第一章导言11-37

1.1项目11-12的研究背景和意义

1.2透明导电膜的分类和特性12-20

1.2.1单层透明导电膜13-19

1.2.2层压透明导电膜19-20

1.3界面对层压透明导电膜20-22性能的影响

1.3.1界面对层压透明导电膜稳定性的影响21-22

1.3.2界面对层压透明导电膜22光电性能的影响

1.4透明导电膜的应用22-30

1.5层压透明导电膜的研究现状30-34

1.6本文的主要工作和创新点34-37

第二章新型高性能氧化镍/银/氧化镍叠层透明导电膜的制备及其在有机太阳能电池中的应用37-65

2.1导言37-39

2.2实验方法39-41

2.2.1南京层压透明导电膜39的制备和性能测试

2.2.2以纳米和氧化铟锡为阳极的太阳能电池的制备方法和性能测试39-41

2.3结果和讨论41-51

2 . 3 . 1 NAn薄膜的光学特性41-45

2 . 3 . 2 NAn薄膜的电性能和稳定性45-48

2 . 3 . 3 nan薄膜的表面形态48-49

2 . 3 . 4 NAn薄膜在有机太阳能电池中的应用49-51

2.4本章总结51-52

2.5导言52-53

2.6实验方法53-54

2.7结果和讨论54-63

2.8本章总结63-65

第三章叠层透明导电膜的制备及其在有机太阳能电池中的应用65-96

3.1导言65

3.2实验方法65-67

3 . 2 . 1 SAS层压透明导电膜66的制备和性能测试

3.2.2以氧化硅和氧化铟锡为阴极的太阳能电池的制备方法和性能测试66-67

3.3结果和讨论67-77

3 . 3 . 1 SAS薄膜的光学特性67-70

3 . 3 . 2 SAS薄膜的电气特性70-72

3 . 3 . 3 SAS薄膜72-73的表面形态

3 . 3 . 4 SAS薄膜在有机太阳能电池中的应用73-77

3.4本章总结77-78

3.5导言78-79

3.6实验方法79-80

3 . 6 . 1 bi2o 3边界层和SASB电极79-80的制备工艺和测试方法

3.6.2倒置太阳能电池80的制备工艺

3.7结果和讨论80-92

3 . 7 . 1 Bi _ O _ 3作为有机太阳能电池80-82阴极界面层的应用

3 . 7 . 2 SASB薄膜的光电特性82-84

3 . 7 . 3 SASB 84-86的表面形态

3.7.4低功函数SASB电极在有机太阳能电池86-92中的应用

3.8本章总结92-93

3.9总结93-94

3.10展望94-96

参考文献96-111

学习期间的学术成就111-112

教员和作者简介112-113

六、本文的研究进展(略)

七、读过的主要文献

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