石墨烯基導(dǎo)電薄膜及其有機(jī)半導(dǎo)體二極管器件的制備與性能研究

1、單位代碼：巾名碑轡z 碧博士學(xué)位論文三拯笪墨住鮑亟! j 備皇：眭能硒究學(xué) 號(hào)指導(dǎo)學(xué)科研究教師專業(yè)方向論文提交日期D 0 7 2 12 0 1 1 ．1 —4魄≯薹飛o；≮礦，‰浸㈠廠；r；爹r ’弓中文摘要| I | I I | I | I I ?| } | l I I I I I I | { } I I ㈣m } I | I I ?刪{ Y 2 0 0 0 4 3 1石墨烯具有獨(dú)特的電學(xué)性能、優(yōu)異的力學(xué)性能與機(jī)械延展性、良好的熱穩(wěn)定

2、性與化學(xué)穩(wěn)定性，是制備高性能導(dǎo)電薄膜的理想替代者，石墨烯基導(dǎo)電薄膜及其有機(jī)半導(dǎo)體光電子器件研究引起了人們廣泛的關(guān)注．當(dāng)前制備石墨烯基導(dǎo)電薄膜的主要方法包括真空過(guò)濾法、旋涂法、化學(xué)氣相沉積以及外延生長(zhǎng)等，基于石墨烯導(dǎo)電薄膜電極已成功應(yīng)用于有機(jī)太陽(yáng)能電池、有機(jī)電致發(fā)光二極管以及場(chǎng)效應(yīng)管等器件中，取得了一些有意義的研究成果．但是，高性能導(dǎo)電薄膜的低成本制備、機(jī)理探索及其在新型有機(jī)半導(dǎo)體器件方面的研究依然處于初始階段，相關(guān)基礎(chǔ)與應(yīng)用研究還面臨著

3、諸多挑戰(zhàn)．本論文介紹了石墨烯薄膜的制備技術(shù)及其在有機(jī)光電二極管領(lǐng)域的應(yīng)用，總結(jié)了有機(jī)／聚合物電存儲(chǔ)的實(shí)現(xiàn)形式與作用機(jī)制，重點(diǎn)設(shè)計(jì)和制備了新型石墨烯基導(dǎo)電功能薄膜及其有機(jī)半導(dǎo)體器件，探索了新型導(dǎo)電薄膜及其半導(dǎo)體器件的作用機(jī)制．主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下：結(jié)合當(dāng)前各種化學(xué)還原氧化石墨烯( r e d u c e dg r a p h e n eo x i d e ，r G O ) 薄膜制備石墨烯導(dǎo)電薄膜技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，首次提出一種低溫肼潤(rùn)濕還原G

4、 O 薄膜的方法．此方法采用肼潤(rùn)濕G o薄膜表面來(lái)避免還原劑浸泡過(guò)程中薄膜剝離問(wèn)題，同時(shí)利用低溫( 1 0 0o C ) 處理技術(shù)提高潤(rùn)9濕肼的還原能力，該溫度適合絕大多數(shù)柔性聚合物襯底．與此同時(shí)，我們又首次引入“有效還原深度”概念來(lái)評(píng)價(jià)肼還原G O 厚膜的效果，并探索了薄膜的還原機(jī)制．與其它常見(jiàn)的化學(xué)還原技術(shù)相比，肼潤(rùn)濕硒。薄膜具有低的方塊電阻與高電導(dǎo)率，其值分別達(dá)到1 6 0 ～5 0 0劍口和2 6s ／c m ，這主要因?yàn)榈蜏仉?/p>

5、潤(rùn)濕還原薄膜具有大的“有效還原深度”( 1 ．4 6p m ) 和高的C ／o ( 8 ．0 4 ) ．針對(duì)肼潤(rùn)濕還原中存在的“有效還原深度”現(xiàn)象，通過(guò)多層疊加還原技術(shù)實(shí)現(xiàn)了不同厚度G O 薄膜的徹底有效還原，達(dá)到了硒O 薄膜方塊電阻的可控制備．利用高溫?zé)嵬嘶餑 O 薄膜的高效性與剝離轉(zhuǎn)移技術(shù)，成功制備了基于柔性P E T 襯底的高導(dǎo)電透明柔性r G o 薄膜．為了研究G o 尺寸對(duì)r G O 薄膜剝離可行性的影響，通過(guò)差速離心方法獲得

6、了不同尺寸( ～l ¨m 與~ 4 “m ) 的G O ．剝離試驗(yàn)表明基于大尺寸G O ( ~ 4p m ) 制備的r G O 薄膜更容易剝離．此外，r G O 薄膜剝離的效率受刻蝕劑( N a O H ) 濃度的影響，快速剝離高質(zhì)量薄膜的優(yōu)化摩爾濃度約為2 M ．這種方法制備的柔性硒O 薄膜具有出色的光電性能，方塊電阻為8 0 0 0 劍口時(shí)的透光率達(dá)到8 0 ％( 5 5 0m n ) ．在此基礎(chǔ)上，通過(guò)大尺寸G O 與羧