ITO透明导电膜的制备及其性能研究

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1、ITO透明导电膜的制备及其性能研究PreparationandinvestigationofITOtransparentconductivefilms学科专业：化学工艺研究生：杨鑫指导教师：王虹副教授天津大学化工学院二零一四年六月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明

2、并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津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，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要ITO透明导电膜具有良好的电学和光学性能，在高新技术等领域有广泛的应用。传统的制备方法包括直流磁控溅射法、化学气

3、相沉积法、喷雾热分解法等，但这些方法均不可避免地要求苛刻的真空环境及相应的设备投入，使得薄膜的制备成本一直居高不下。近年来，人们开始探索通过溶胶直接制备法获得ITO透明导电膜的可能性。该方法的实质是将事先已分散好的、含有纳米ITO颗粒的溶胶，采用浸渍、涂布等方式直接制备出所需的ITO透明导电膜；由于整个过程不需要真空条件及附属设备，生产成本相对较低，因而已成为当前ITO透明导电膜制备研究领域的一个重要方向。因此，我们对利用溶胶直接制备法制备透明导电膜的过程进行深入研究，探索溶胶及薄膜制备过程中的影响因素，以期提高薄膜的

4、导电性能及透光性能。首先，本文考察了不同分散方式及不同表面活性剂对ITO溶胶分散性能的影响，分别用动态光散射激光粒度仪和沉降法对溶胶的分散性能进行表征。研究结果表明，选择超声分散和磁力搅拌的混合分散方式能达到很好的分散效果。与此同时，而与其他表面活性剂相比，PVP和PEG(4000)具有较好的分散性能。其次，采用混合分散的方式，分别以PVP和PEG(4000)为分散剂，制备了两种不同的溶胶体系，并利用正交试验的方法分别对两种溶胶体系的性能及其影响因素做了研究。研究结果表明，在各自最佳制备工艺条件下，以PVP为分散剂的溶

5、胶体系具有更好的性能，所制备的ITO溶胶的稳定性动力学指数TSI为0.37，ITO纳米颗粒的含量为10.69%，ITO溶胶的平均粒径为104nm。最后，以PVP为分散剂制备成稳定的ITO溶胶后，利用涂布法制备了ITO透明导电膜，并研究了热处理条件及表面粗糙度对其性能的影响。研究表明，在一定范围的热处理温度下，ITO透明导电膜的导电性能和透光性能均随着温度的升高而增强；当热处理温度一定时，ITO透明导电膜的导电性能随着热处理时间的延长表现出先增强后减弱的趋势，透光性能随着热处理时间的延长而增强到某一程度后，继续延长热处理

6、时间其透光性保持不变；真空环境有利于提高ITO透明导电膜的导电性能；在相同的热处理条件下，ITO透明导电膜的导电性能及透光性能均随着表面粗糙度的降低而不断增强。关键词：ITO透明导电膜；分散；导电性；透光性ABSTRACTITOtransparentconductivefilmshavegoodelectricalperformanceandopticalperformanceandtheyhavebeenwidelyusedinhigh-techindustry.ITOfilmscanbefabricatedwith

7、variousoldtechniquessuchasDcMagnetronSputtering,chemicalvapordeposition,SprayPyrolysisandsoon.Thesetechniquesarequitecost-intensiveastheyalwaysneedvacuumenvironmentandrelevantexpensiveequipmentsandmadeITOfilmshavehighcost.Recently,peoplebegintoexplorethenewmetho

8、dtoprepareITOfilmswithsoldispersion.Withthismethod,ITOnanoparticlesshouldbedispersedintopropersolventtomakestableITOsolsfirst,andthenITOfilmswerepreparedusingdippingo