graphene_zno复合薄膜制备及其透明导电性能研究

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1、分类号学校代码10408密级研究生学号1520032002硕士学位论文Graphene/ZnO复合薄膜制备及其透明导电性能研究StudyonthepreparationandtransparentconductivepropertiesofGraphene/ZnOcompositefilms学位申请人帅伟强导师姓名及职称胡跃辉教授专业名称电子科学与技术所在学院机械电子工程学院论文提交日期2018-05硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别

2、加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日硕士学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权景德镇陶瓷大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密√□，

3、在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。（请在以上相应方框内打“”）作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要透明导电薄膜,在可见光（380-780nm）范围内具有较高的透过性，导电性良好,能广泛运用于太阳能电池、显示器、传感器、抗静电涂层等领域。随着科学技术的发展，上述领域需求不断增大，因此对透明导电薄膜性能的研究具有重要的意义和价值。氧化物透明导电薄膜（TCO），石墨烯，银纳米线等一直是研究热点。本论文，拟在利用石墨烯对ZnO进行修饰改性基础上，研究材料，工艺等因素对复合材料电学性能和光学性

4、能影响。具体研究进展包括：(1)通过Sol-Gel方法制备了rGO/ZnO复合电极材料，通过SEM表征发现，rGO成功的转移至ZnO表面，形成了一种rGO和ZnO的穿插镶嵌结构。rGO对ZnO薄膜表面修饰后，纯ZnO电阻率由16Ω·cm降至0.14Ω·cm，可见光透过率仍然保持在75%以上。将该复合材料运用于储能器件，对rGO/ZnO/Si进行了电化学性能分析，发现rGO/ZnO具有良好电容特性。研究结果表明，rGO/ZnO具备作为透明导电薄膜和超级电容的潜力。(2)通过磁控溅射法制备了ZnO:Ga（GZO）

5、薄膜，在相同溅射工艺条件，制备1-5#GZO薄膜样品，通过旋涂法在2-5#四个样品表面旋涂不同层数的GO。通过rGO修饰后GZO方阻降低明显，最低方阻为42Ω/□，这是由于rGO提高了载流子迁移率，从而改善了导电率。观察可见光下实物样品发现，rGO/ZnO/Glass透过率不佳，石墨烯容易脱落。运用于太阳能电池，有待改进！(3)通过PMMA胶体将铜基上Graphene成功转移至不同溅射功率下制备的GZO薄膜表面（150,200,250和300W，标记为1-4#），石墨烯对GZO薄膜表面修饰后，方块电阻降低明显

6、，为了进一步分析石墨烯对GZO薄膜导电性能影响，对所有样品电阻率，载流子和霍尔迁移率进行了测试。表征发现，GZO薄膜经过石墨烯覆盖修饰后，载流子浓度变化不大，但霍尔迁移率明显增加，最大迁移率为120cm2.V-1S-1(GZO为0.24cm2.V-1S-1),由此可见，霍尔迁移率提高是电阻率降低主要原因。迁移率的提高是因为石墨烯在GZO薄膜表面充当起了传输通道的角色，能够加快薄膜中载流子的转移，达到电阻率下降效果。为了研究GZO薄膜对Graphene修饰改性，对Graphene/GZO复合导电薄膜进行UPS测

7、试表征。石墨烯经过修饰改性后，1-4#样品的功函数分别为4.3,4.4，4.5和3.8eV，而石墨烯测试结果为3.7eV。功函数增大结果表明，石墨烯费米能级向下移动，说明石墨烯得到P型掺杂。为了将Graphene/GZO复合透明导电薄膜运用于太阳能电池，本实验制作了glass/GZO/Gr/p-SiC:H,p-a-Si:H/i-a-Si:H/n-a-Si:H（A）和glass/GZO/p-SiC:H,p-a-Si:H/i-a-Si:H/n-a-Si:H（B）电池结构。经过IV测试，电池B的短路电流密度Jsc，

8、开路电压Voc，填充因子FF和转换效率Eff的结果分别为，11.61mA/cm2，0.89V，0.661，7.02％。与电池A结构相比，性能提高明显。I结果表明Graphene/GZO作为前窗电极能够改善电池的性能。关键词：氧化锌;氧化石墨烯;石墨烯;修饰；电化学性能;太阳能电池IIAbstractTransparentconductivefilmhasahightransparentinthevi