耐高温柔性透明电极及其在光电器件中的应用

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1、分类号TB34学校代码10590UDC31密级公开深圳大学硕士学位论文耐高温柔性透明电极及其在光电器件中的应用学位申请人姓名陈畅专业名称材料科学与工程学院（系、所）材料学院指导教师姓名曾燮榕教授柯善明副教授耐高温柔性透明电极及其在光电器件中的应用深圳大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明呈交的学位论文耐高温柔性诱明电极及其在光电器件中的应用本人郑重声明：所是本人在导师的指导下，独立进行研宄工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容。夕，本论文不含任何其他个人或集体己经发表或撰写的作品或成果对本文的研宄做出卜。

2、重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本声明的法律后果由本人承担论文作者签名：曰期：年；月曰ｙ学位论文使用授权说明必须装订在印刷本首页）（、、，本学位论文作者完全了解深圳大学关于收集保存使用学位论文的规定即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属深圳大学。学校有权保留学位论文并向国家主管部门或其他机构送交论文的电子版和纸质版，允许论文被查阅和借阅。本人授权深圳大学可以将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、汇编学位论文。（涉密．学位论文在解密

3、后适用本授权书），论文作者签各＞、抑．曰期年ｔ月ｒ曰期：）年Ｘ月曰７７ｙ耐高温柔性透明电极及其在光电器件中的应用摘要平面显示、薄膜晶体管以及柔性可穿戴电子器件等新型光/电器件的飞速发展，对透明导电材料的光电性能以及疲劳稳定性等提出了越来越高的技术要求。透明导电材料通常包含透明基底和透明导电薄膜两个部分，目前应用最为广泛的透明导电薄膜当属氧化物Sn:In203（ITO）薄膜，但是它的缺点在于In属于稀有金属，价格昂贵，并且对人身安全以及自然环境有一定的负面影响。Al:ZnO（AZO）薄膜是近期研究较多的氧化物透明材料，它具有

4、与ITO相媲美的电学与光学特性，其更突出的优势在于：无毒、成本低、制备方法多且工艺简单。因此AZO薄膜被认为具有取代ITO薄膜的潜力。Oxide/Metal/Oxide（OMO）金属夹层三明治结构在纯氧化物薄膜的基础上，以较小的厚度可以实现更加优越的光电性能。聚合物基底（如PET，PEN等）是目前使用最广泛的柔性透明基底。然而由于不耐高温及尺寸稳定性差等缺点，很难在聚合物基底上沉积高质量的透明氧化物薄膜。着眼于此，本文提出一种新型的柔性透明基底云母（Mica），它同时具有耐高温、低热膨胀系数、表面粗糙度小、透明度高等优点，有希望替代聚合物柔性基底

5、成为新一代柔性透明基底。本文采用脉冲激光沉积法制备出高性能ITO、AZO以及AZO/Au/AZO透明导电薄膜，研究和分析了薄膜厚度、沉积温度、氧分压以及退火温度等工艺因素对薄膜结构、表面形貌及光电性能的影响；比较了Mica和PET基底对透明导电薄膜的光电性能的影响。采用基于Mica的透明导电材料为电极制备和表征了柔性薄膜加热器和柔性钙钛矿太阳能电池这两种光/电器件的使用性能。具体的研究结果如下：（1）实验表明，退火温度对ITO薄膜的微观结构以及光电性能有着很大的影响。经过高温退火处理，薄膜的结晶性增强，表面粗糙度降低。当基底温度为300C时，可

6、以获得最佳的导电性能，100nmITO薄膜方阻低至68/□；而当衬底温度升至500C时，可见光的平均透过率最高，可达88.5%。结果显示，由于采用了高温工艺，在Mica上沉积的ITO薄膜光电性能相比于PET基底获得了极大的提高。（2）XRD和RHEED结果表明，AZO可以在Mica上岛状生长，形成外延单晶薄膜。在基底温度为200C，氧气分压为0.5Pa的条件下沉积的AZO薄膜具有最低的方块电阻的导电性能最好，100nmAZO薄膜的方阻为21/□；但氧气分压对薄膜的透光I耐高温柔性透明电极及其在光电器件中的应用性影响较小，不同氧压下薄膜在可

7、见光区的平均透射率均大于90%。由于在Mica衬底上制备的是AZO单晶外延薄膜，其导电性以及透光性较之前在Si(001)，玻璃以及聚合物衬底上制备的AZO薄膜有较高的提升。（3）Au层厚度对于AZO/Au/AZO多层膜的光电性能具有决定性的影响，Au层最佳厚度为12nm；顶层AZO膜薄对薄膜整体的表面粗糙度及透过率影响也十分明显；当其厚度分别为50nm/12nm/50nm时，样品的方块电阻可低至1.4/□，可见光平均透过率达到74.1%，品质因数为3.565×10-2-1。（4）以Mica基透明导电材料制备的薄膜加热器具有升降温速率快，温度保

8、持较稳定，循环稳定性好等优势，在高温柔性透明加热器领域具有良好的应用前景。初步以ITO/Mica为电极制备的钙钛矿太阳能电池效率可达9.