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

1、近年來，柔性有機(jī)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(xué)家們的廣泛關(guān)注，被譽(yù)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(dǎo)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(dǎo)電率和透光率較好，但是ITO薄膜制備工藝較為復(fù)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(duì)苯乙烯磺酸（PEDOT:PSS）和銀納米線的透明導(dǎo)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(dǎo)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(jìn)行復(fù)合使其分別帶上負(fù)電和正電，控制基板交替浸入上述溶液中，利用正負(fù)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?dú)夥諊赂邷赝嘶?小時(shí)后，所得到的石墨烯薄膜的導(dǎo)電率可以達(dá)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(dǎo)電率有所提高，除了因?yàn)楦邷叵赂玫氖酝?，還由于所添加的表面活性劑CTAB中的氮原子能夠摻雜進(jìn)石墨烯片中，修復(fù)石墨烯片上的缺陷。將所得到的多層石墨烯導(dǎo)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(duì) PEDOT:PSS薄膜進(jìn)行處理獲得了高導(dǎo)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(dǎo)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(shí)方阻僅為68Ω/□。這種薄膜導(dǎo)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(huì)滲入到PEDOT:PSS薄膜中，將絕緣的PSS鏈和導(dǎo)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(dǎo)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(shí)的電壓僅為6.4V，比相同亮度下ITO作為陽極的器件驅(qū)動(dòng)電壓小了0.4V，空穴注入能力優(yōu)于ITO陽極器件。
　　論文進(jìn)一步研究了PEDOT:PSS和氧化石墨烯復(fù)合薄膜的工作。通過將氧化石墨烯與 PEDOT:PSS進(jìn)行復(fù)合，然后用二甲基亞砜（DM

6、SO）或氫碘酸對(duì)薄膜進(jìn)行后處理，以進(jìn)一步提高薄膜的導(dǎo)電率。研究發(fā)現(xiàn)，PEDOT:PSS和氧化石墨烯復(fù)合膜中采用DMSO處理，當(dāng)氧化石墨烯的添加量為0.02 wt%時(shí)，薄膜能夠達(dá)到最高的導(dǎo)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(fù)合薄膜中氧化石墨烯的添加量為0.01 wt%時(shí)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(fù)合薄膜導(dǎo)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(huì)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(huì)吸附在氧化石墨烯片表面，進(jìn)一步擴(kuò)大了導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，提高了薄膜的導(dǎo)電率。這種復(fù)合薄膜耐候性也因?yàn)檠趸┑奶砑佣黠@提高。將混有6 wt% DMSO的PEDOT:PSS和GO:SDBS復(fù)合薄膜用于OLED中，GO:SDBS的添加量為0.02 wt%時(shí)，器件能夠獲得最佳

8、的性能，在1000 cd/m2的亮度下的驅(qū)動(dòng)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(shí)達(dá)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(zhǎng)徑比的銀納米線。當(dāng) PVP的分子量為360000，與硝酸銀的摩爾比為4:1時(shí)能夠制備出均勻性、導(dǎo)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(dǎo)電率和透光率不會(huì)發(fā)生明顯變化。將所得到的復(fù)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(duì)較小。
　　論文分別研究了基于石墨烯、PEDOT:PSS、銀納米線的透明導(dǎo)電薄膜，以及它們之間的復(fù)合機(jī)理，最終獲