溶液法透明導電薄膜的研究及其在有機發(fā)光二極管的應(yīng)用.pdf

1、近年來，柔性有機發(fā)光二極管（OLED）因其更輕的重量、更薄的尺寸以及可彎曲等特性受到了科學家們的廣泛關(guān)注，被譽為下一代的主流顯示器。柔性 OLED中所采用的電極薄膜需要具有較高的導電率、透光率和柔性特征，但是目前傳統(tǒng)OLED所采用的電極主要是氧化銦錫（ITO）電極，ITO電極雖然導電率和透光率較好，但是ITO薄膜制備工藝較為復雜，材料成本較高，另外薄膜的柔韌性差，因此難以用于制備柔性O(shè)LED器件。為此，本文研究基于氧化石墨烯、聚3,4-

2、乙撐二氧噻吩：聚對苯乙烯磺酸（PEDOT:PSS）和銀納米線的透明導電薄膜，以作為陽極在柔性O(shè)LED器件中的應(yīng)用。
　　本文首先研究采用層層自組裝法制備高導電率和透明性的石墨烯薄膜，這里通過將陰離子表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉（SDBS）和陽離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）與氧化石墨烯進行復合使其分別帶上負電和正電，控制基板交替浸入上述溶液中，利用正負電性相互吸引作用在基板上沉積多層致密的氧化石墨烯薄膜。獲得的薄膜在1

3、000℃氮氣氛圍下高溫退火2小時后，所得到的石墨烯薄膜的導電率可以達到900 S/cm。薄膜的厚度、透光率和方塊電阻可以通過交替沉積次數(shù)來控制。這種石墨烯薄膜相比于傳統(tǒng)退火處理后的石墨烯薄膜導電率有所提高，除了因為高溫下更好的石墨化以外，還由于所添加的表面活性劑CTAB中的氮原子能夠摻雜進石墨烯片中，修復石墨烯片上的缺陷。將所得到的多層石墨烯導電膜作為陽極制備 OLED器件，器件的電流密度與亮度在低電壓范圍內(nèi)優(yōu)于ITO作為陽極的器件性能

4、，而電流效率則接近ITO作為陽極的器件。
　　論文隨后采用氫碘酸結(jié)合浸漬法對 PEDOT:PSS薄膜進行處理獲得了高導電率、透明和均勻的PEDOT:PSS薄膜。相比于其他酸及滴涂處理方式，采用氫碘酸結(jié)合浸漬法制備的薄膜更加均勻，導電率也最高。經(jīng)氫碘酸處理的薄膜在550 nm可見光下透過率87%時方阻僅為68Ω/□。這種薄膜導電率的提高主要是由于氫碘酸中的質(zhì)子和碘離子在溶液中會滲入到PEDOT:PSS薄膜中，將絕緣的PSS鏈和導電的

5、PEDOT鏈分離開，分離后的相結(jié)構(gòu)能夠提供更多的載流子傳輸通路從而最終提高薄膜的導電率。采用氫碘酸處理后的PEDOT:PSS薄膜作為陽極應(yīng)用于OLED器件中，器件在1000 cd/m2亮度時的電壓僅為6.4V，比相同亮度下ITO作為陽極的器件驅(qū)動電壓小了0.4V，空穴注入能力優(yōu)于ITO陽極器件。
　　論文進一步研究了PEDOT:PSS和氧化石墨烯復合薄膜的工作。通過將氧化石墨烯與 PEDOT:PSS進行復合，然后用二甲基亞砜（DM

6、SO）或氫碘酸對薄膜進行后處理，以進一步提高薄膜的導電率。研究發(fā)現(xiàn)，PEDOT:PSS和氧化石墨烯復合膜中采用DMSO處理，當氧化石墨烯的添加量為0.02 wt%時，薄膜能夠達到最高的導電率，其方阻為85Ω/□，在550 nm可見光下的透光率為87%；而經(jīng)氫碘酸結(jié)合浸漬法處理后，復合薄膜中氧化石墨烯的添加量為0.01 wt%時所得到的方阻最低，僅為91Ω/□，在550 nm可見光下的透光率為91%。這種復合薄膜導電率的提高主要是由于在D

7、MSO或氫碘酸的作用下，PSS鏈和PEDOT鏈會分離開，從而使親水性的絕緣的PSS鏈被除掉，而剩下的PEDOT鏈則能夠提供更多的載流子通路。另外，PEDOT鏈在靜電力的作用下會吸附在氧化石墨烯片表面，進一步擴大了導電網(wǎng)絡(luò)，提高了薄膜的導電率。這種復合薄膜耐候性也因為氧化石墨烯的添加而明顯提高。將混有6 wt% DMSO的PEDOT:PSS和GO:SDBS復合薄膜用于OLED中，GO:SDBS的添加量為0.02 wt%時，器件能夠獲得最佳

8、的性能，在1000 cd/m2的亮度下的驅(qū)動電壓僅為4.6V，低于ITO和其他雜化薄膜器件，器件的電流密度在100 mA/cm2時達到2.7 cd/A，該數(shù)值相比于采用ITO作為陽極的器件效率值高了接近70%。
　　論文最后通過優(yōu)化反應(yīng)中的模板和穩(wěn)定劑聚乙烯吡咯烷酮（PVP）的分子量和混合比例制備出了高長徑比的銀納米線。當 PVP的分子量為360000，與硝酸銀的摩爾比為4:1時能夠制備出均勻性、導電率和透光率最佳的銀納米線薄膜。

9、通過在銀納米線薄膜表面涂覆上一層PEDOT:PSS薄膜后再熱壓可以改善其均勻性，而且熱壓后薄膜的導電率和透光率不會發(fā)生明顯變化。將所得到的復合薄膜作為陽極制備OLED器件，發(fā)現(xiàn)熱壓法處理后的器件的漏電流明顯小于未處理的器件，而銀納米線薄膜表面覆蓋上更厚的PEDOT:PSS薄膜后，器件的漏電流更小，但是其整體電流密度也相對較小。
　　論文分別研究了基于石墨烯、PEDOT:PSS、銀納米線的透明導電薄膜，以及它們之間的復合機理，最終獲