ZAOp-ZAO透明導(dǎo)電薄膜的制備工藝與性能研究.pdf

1、由于透明導(dǎo)電氧化物薄膜材料有低的電阻率和在可見光范圍內(nèi)高的透光率等優(yōu)良特性，可應(yīng)用在太陽能電池、平板顯示器、電磁屏蔽和氣敏傳感器等領(lǐng)域。近來，因摻Al的ZnO薄膜(即ZAO薄膜)與ITO薄膜有著相似的光電特性，且ZAO薄膜成本低和穩(wěn)定性好等優(yōu)點，已成為取代ITO薄膜的最佳選擇。本文采用溶膠-凝膠法制備摻雜ZAO透明導(dǎo)電薄膜，并在ZAO溶膠中添加納米粉體形成ZAOp/ZAO溶膠體系，采用浸漬-提拉法制備摻ZAO納米粉的ZAO透明導(dǎo)電薄膜，

2、即ZAOp/ZAO薄膜。采用UV/VIS分光光度計、SZT-2四探針測試儀、SEM、TEM、DCS、XRD和QFD型附著力試驗儀，分析了薄膜的光電特性、晶化行為、物相、表面形貌以及薄膜與襯底間的結(jié)合強(qiáng)度。論文獲得以下成果：
　　 1)采用共沉淀法制備ZAO納米粉體，并對其進(jìn)行了物相和表征分析。結(jié)果表明，三種狀態(tài)粉體(共沉淀-普通干燥、超臨界-流體干燥和濕凝膠)的一次顆粒尺寸約為20nm，但存在程度不同的團(tuán)聚狀態(tài)，經(jīng)熱處理后均為Z

3、nO的六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)，具有c軸的擇優(yōu)生長特性。
　　 2)以乙酸鋅為前驅(qū)體，乙二醇甲醚為溶劑，單乙醇氨為穩(wěn)定劑，硝酸鋁為摻雜劑，并將三種狀態(tài)的ZAO納米粉體分別加入到ZAO溶膠中，經(jīng)溶膠一凝膠過程在普通玻璃襯底上成功制備出ZAO薄膜和ZAOp/ZAO薄膜。熱處理后的ZAOp/ZAO薄膜仍然為六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)，具有c軸的擇優(yōu)生長特性，樣品表面致密平整，無褶皺現(xiàn)象，且薄膜與玻璃襯底結(jié)合強(qiáng)度為1級。
　　 3)對含有ZAO粉體的

4、ZAO溶膠體系進(jìn)行了DSC-TGA分析，確定了薄膜的熱處理溫度應(yīng)在400℃以上。結(jié)合未干燥處理的凝膠體系和500℃進(jìn)行熱處理2h后的凝膠體系的紅外分析，發(fā)現(xiàn)凝膠經(jīng)500℃熱處理后，凝膠中的有機(jī)物和水分已經(jīng)全部分解。
　　 4)制備ZAOp/ZAO薄膜的最佳工藝條件為：添加超臨界-流體干燥制備的粉體，溶膠濃度為0.7mol/L，Al摻雜濃度為1at％，ZAO粉體添加量為1wt％，每層鍍膜的干燥溫度為100℃，預(yù)熱溫度為500℃，最

5、終熱處理制度為500℃，浸漬-提拉10層制備的ZAOp/ZAO薄膜的方塊電阻為120Ω/□，在可見光范圍內(nèi)的平均透光率大于85％，近紫外光反射率大于80％，近紅外光透光率大于80％。
　　 5)通過引入十三氟辛基乙基三甲氧基硅烷(FAS)以降低薄膜表面的自由能。結(jié)果表明：當(dāng)FAS含量為0.9％時，ZAOp/ZAO薄膜對水和對油的接觸角達(dá)到最大值，分別為133°和113°；當(dāng)大于0.9％時，其接觸角略有減小。具有雙疏型ZAOp/Z