光交联制备可拉伸有机半导体材料

有机半导体材料因具备良好的溶液加工性以及优异的电荷传输性能,在柔性器件中展现出广阔的应用前景。本文介绍了一种制备可拉伸半导体材料的方法。该方法利用二苯甲酮光引发将3,6-二噻吩-2-基-2,5-二氢吡咯并[3,4-c]吡咯-1,4-二酮基共轭聚合物(4Si)与聚二甲基硅氧烷进行光交联,研究了聚合物薄膜交联前后的电学性能和机械性能变化。结果显示,与未交联的4Si以及共混薄膜相比,交联薄膜的电学性能略微下降,但是机械性能得到了提升,起始裂纹应变由30%增加到50%。在100%的应变下,交联薄膜在平行应变方向上的迁移率为0.36 cm^(2)·V^(-1)·s^(-1),是初始迁移率的1.44倍。

铝硅酸盐玻璃的渗锡特性

盖板玻璃(以下简称铝硅酸盐玻璃)作为显示器件的基础材料,玻璃的沾锡、渗锡现象严重影响玻璃的后加工过程与玻璃性能,本文研究了不同厚度铝硅酸盐浮法玻璃的渗锡深度、渗锡量及渗锡机理。浮法盖板玻璃厂家可通过渗锡深度及渗锡量确定一些玻璃成型工艺参数。研究发现当铝硅酸盐玻璃厚度由0.33 mm增加至1.1 mm时,渗锡深度由4μm增大至15μm。对玻璃原片、减薄1μm、减薄2μm和减薄3μm的玻璃表面进行渗锡量测试,得出玻璃由表面至内部渗锡量逐渐减少,且减少幅度逐渐降低。玻璃锡面的锡离子有Sn、Sn^(4+)和Sn^(4+)三种价态,但主要以Sn^(4+)为主,约占总渗锡量的80%,随着玻璃深度的增加,玻璃内部Sn^(4+)含量逐渐增多,但仍以Sn^(4+)为主。这种渗锡现象是由被氧化的锡离子和玻璃中的钠离子发生离子交换反应引起的。

无碱硼铝硅酸盐玻璃组分对其应变点、退火点、软化点温度影响的正交实验研究

无碱硼铝硅酸盐玻璃的应变点、退火点、软化点是与玻璃基板密切相关的性能指标,直接影响后期面板制程工艺,主要受玻璃成分与制造工艺的影响。本工作通过正交实验设计,采用极差分析法研究组分及水平量的变化对无碱硼铝硅酸盐玻璃的应变点、退火点、软化点的影响规律。结果表明:SiO_(2)对应变点、退火点、软化点的影响总体波动范围较小,Al_(2)O_(3)含量的增加会相应地提高玻璃的应变点、退火点及软化点,B_(2)O_(3)含量的增加会显著降低玻璃的应变点、退火点、软化点;优选66%~69%(若无特殊说明以下均为摩尔分数)SiO_(2),11%~14%Al_(2)O_(3),5%~8%B_(2)O_(3)时,制备玻璃的应变点、退火点、软化点满足无碱硼铝硅酸盐玻璃性能指标要求。

TFT-LCD玻璃基板用海相沉积型天然石英砂的工艺矿物学研究

利用ICP、XRD、光学显微镜、EPMA和Raman等手段对国外某地海相沉积型天然石英砂进行了系统地分析研究,结果表明,SiO2含量为99.7668%,粒度集中分布在0.15~0.4 mm,含少量长石、金红石、黑云母、褐帘石、浸染粘土等脉石矿物。石英内可见少量矿物包裹体(褐帘石、金红石及黑云母),流体包裹体为气相、液相、气液两相以及三相包裹体,其盐度不高且均为易挥发成分,可推断该类流体包裹体在TFT-LCD玻璃基板熔融过程中大部分均会爆裂,对TFT-LCD玻璃基板粘度及气泡数指标均无明显影响;通过ICP、粒度组成及SEM对比测试分析,海相沉积型天然石英砂制备出的TFT-LCD玻璃基板用石英原料与Sibelco公司参比样在重要理化指标方面无明显差距,可作为TFT-LCD玻璃基板用石英原料,为国内同类矿物成因的天然石英砂的高值化利用提供了参考依据,可降低高端硅基玻璃材料对高品质石英原料的依赖程度。

分子动力学模拟研究混合碱土金属对无碱硼铝硅酸盐玻璃结构和性能的影响

使用LAMMPS软件,采用Buckingham势函数,通过分析偏径向分布函数、键角分布函数、配位数、氧种类和弹性模量,模拟研究混合碱土金属对无碱硼铝硅酸盐玻璃的微观结构和力学性质的影响。研究发现:O-Si和O-Al的配位数主要为四配位,O-Al存在少量的高配位;O-B配位数主要为三配位,存在少量的四配位。随着Ca/Mg比的降低,O-B三配位含量增加,四配位含量降低;O-Al五配位含量先降低后增加,四配位含量先增加后降低;桥氧含量降低,非桥氧含量增加;弹性模量和剪切模量呈现先降低后增加的趋势。

液晶显示屏基板玻璃与盖板玻璃红外与拉曼光谱分析

基于液晶显示屏所用基板玻璃与盖板玻璃,以实验室熔制样品作为研究对象,通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)与拉曼光谱对这两种玻璃进行了结构探索与对比分析。红外光谱表明,基板玻璃与盖板玻璃谱峰较为接近,中频区与高频区,基板玻璃的峰位处于更高的频率;而拉曼光谱结果表明,两种玻璃的Si-Onb非桥氧的存在形式均以Q^2和Q^3为主,且Q^3比例大于Q^2,而两种玻璃的Q^0与Q^1均很少,同时与红外光谱类似,基板玻璃在高频区的拉曼峰位比盖板玻璃处于更高的频率,且Q^3/Q^2值更高,表明基板玻璃网络结构中含有更高的桥氧比例,网络结构紧致度高于盖板玻璃。

混合碱金属氧化物对硼铝硅酸盐核废料玻璃结构和性能的影响

采用经典分子动力学方法模拟了混合碱金属氧化物对硼铝硅酸盐核废料玻璃结构和性能的影响。详细分析了键长、键角、配位数等局部结构信息,并与文献实验数据进行了比较。中程结构信息Q_(n)分布和网络连通性分析结果表明,在硼铝硅酸盐玻璃中引入Li_(2)O,提高了玻璃结构中硼的四配位[IV]B含量和整体网络连通性;进一步分析了玻璃的离子扩散和力学性能,并与文献实验数据进行了比较。玻璃结构与性能分析结果表明,Li_(2)O/Na_(2)O混合碱效应可有效降低玻璃的水解速率并提高玻璃的力学性能。

柔性AZO/NiCr/Ag/NiCr/AZO透明导电玻璃结构对性能的影响

目的室温制备柔性透明导电玻璃并提高其光电性能。方法采用直流磁控溅射法,以柔性玻璃为基底,在室温下沉积(Aluminum-doped ZnO,AZO)/NiCr/Ag/NiCr/AZO多层结构透明导电玻璃。通过探针轮廓仪测试、X射线衍射仪(X-ray diffraction,XRD)测试、拉曼光谱仪测试、分光光度计测量、四探针测试和霍尔效应测试,分别获得了样品的各层薄膜厚度、X射线衍射图谱、拉曼光谱、透光率、方块电阻和电学性能。经过参数优化,选取Ag膜厚度为3~15 nm的样品,研究Ag膜厚度对玻璃样品的结构特征及光电性能的影响。结果样品光电性能与Ag层厚度密切相关,随着中间Ag层厚度的增加,样品在380~760 nm波长范围内的平均光透光率先增加后降低,吸收边依次发生了红移,样品的方块电阻则随着Ag层厚度的增加单调减小。Ag膜厚度为12 nm的样品综合光电性能最佳,其平均透光率为82.4%,载流子浓度为8.32×10^(21) cm^(‒3),载流子迁移率为8.21 cm^(2)/(V·s),电阻率为9.15×10^(‒5)Ω·cm,方块电阻为8.8Ω/sq,品质因子可达16.4×10^(–3)Ω^(–1)。结论说明可以通过透明导电薄膜结合金属薄膜在室温下获得柔性透明导电玻璃,并具有较好的透光性能和导电性。

溶胶凝胶法制备钽酸锂薄膜及其离子电导率性能研究

利用溶胶凝胶法,以无水醋酸锂和乙氧基钽为反应前驱物合成了钽酸锂溶胶,将部分溶胶干燥后形成的粉末在600℃的高温下煅烧60 min。分别在石英玻璃、钠钙玻璃和不锈钢衬底上进行了旋涂镀膜,并分别在600℃和400℃下退火处理60 min。利用XRD对煅烧粉末和薄膜进行物相分析,利用SEM、AFM分别对薄膜的膜厚、形貌和粗糙度进行分析,由其形貌图得出薄膜是由大小较为均匀的粒径约几十纳米的颗粒组成,其中膜表面粗糙度小于1 nm。对不锈钢衬底上厚度约500 nm的薄膜在400℃下处理后进行磁控溅射制备不锈钢上电极,利用电化学工作站进行电化学阻抗谱测试,并分析拟合得到LiTaO_(3)薄膜的离子电导率。结果表明,其室温离子电导率可达6.75×10^(-7)S/cm以上,比目前电致变色器件中常用的无机固体电解质的离了电导率要高。

金属有机骨架在电致变色领域的研究进展

金属有机骨架(MOFs)是由有机骨架与金属节点组成的多孔新型功能材料,区别于普通的无机多孔材料和有机物,凭借多孔以及可设计性的骨架结构,实现将无机与有机材料相结合,利用化学配位以及掺杂等方式可以制备符合实际需求的功能材料。随着金属有机骨架材料的种类、功能和制备技术不断拓展,其在智能光电显示领域的应用也备受关注。其中,电致变色作为光电器件的重要研究方向,电致变色器件正在向更大变色范围、更快变色速度以及柔性可折叠的方向发展,原有材料体系已无法满足新的产品要求,但金属有机骨架的出现可以在一定程度上规避这些问题。本文着重介绍金属有机框架在电致变色的研究进展,详细综述金属有机框架在电致变色领域应用中所遇到的三个问题,分别是导电性、氧化还原性变色及薄膜制备手段,分析金属有机框架在电致变色领域的设计优化策略,同时也对MOFs在电致变色多功能应用所面临的挑战与发展前景进行总结。

碱金属氧化物对低介电封接玻璃结构与性能的影响研究

玻璃由于优异的电学性能在电子封接领域的应用越来越广泛。本文以硼铝硅酸盐玻璃为基础玻璃体系,采用高温熔融法制备了低介电封接玻璃。通过拉曼光谱、热膨胀系数测定仪、密度计、弯曲梁低温测试仪、精密阻抗分析仪等对样品性能进行表征,研究了碱金属氧化物对低介电玻璃的结构与性能的影响。研究结果表明:碱金属氧化物R_(2)O总量保持不变,随着Li_(2)O取代量的增加,玻璃结构中[BO_(3)]含量先降低后增加,同时[AlO_(4)]增加、[AlO_(6)]降低;玻璃的热膨胀系数先降低后升高,密度变化趋势与之相反,且均在LN-3(Na_(2)O与Li_(2)O质量比为1.0∶1.0)组出现极值;特征温度先升高后降低,最后Na_(2)O被完全取代后呈现再次升高的趋势;玻璃介电常数和介电损耗先降低后升高,且混合碱金属玻璃的介电常数和介电损耗均低于单一碱金属玻璃。

配合料总铁含量及Fe^2+/(Fe^2++Fe^3+)对平板玻璃透过率与色度的影响

以太阳能光伏盖板用钠钙硅玻璃为基础体系,通过在玻璃配合料中引入杂质铁,研究了配合料中总铁含量及不同Fe 2+/(Fe 2++Fe^3+)比例对平板玻璃透过率与色度的影响。结果表明,随着配合料中总铁含量的增加,玻璃在400~1200 nm的平均透过率线性降低,配合料外加铁含量每增加1×10-4,玻璃平均透过率降低约0.5%。若要满足光伏玻璃应用于太阳能光伏电池时对该波段的光线透过率大于90%的使用要求,玻璃配合料中引入的杂质总铁含量应控制在1.4×10^-4以下。此外,随配合料外加总铁含量的增加,玻璃的明度逐渐降低,玻璃偏绿程度增加,但偏黄程度变化不大。固定配合料中总铁含量为1.4×10^-4的条件下,随配合料引入Fe 2+/(Fe 2++Fe^3+)比例的逐渐增加,玻璃的透过率整体上呈现小幅降低的趋势。当Fe 2+/(Fe 2++Fe^3+)为0.7时,玻璃的平均透过率达到最低值,同时玻璃偏绿程度增加。

不同澄清剂对中性医药玻璃澄清效果的影响

中性医药玻璃具有优异的化学稳定性和热稳定性,被广泛应用于药物、食品等包装领域。本文研究了氧化物澄清剂CeO_(2),卤化物澄清剂NaCl和复合澄清剂NaCl-CeO_(2)、NaCl-CeO_(2)-NaNO_(3)对中性医药玻璃澄清效果的影响,定量分析了气泡熔占比、气泡个数、气泡平均直径的变化规律,探究出适用于中性医药玻璃的澄清剂。研究结果表明,中性医药玻璃液中加入NaCl-CeO_(2)-NaNO_(3)后,气泡熔占比较低,气泡个数较少,气泡平均直径较大,添加NaCl-CeO_(2)-NaNO_(3)时澄清效果要优于NaCl和CeO_(2)。当加入0.4%(质量分数)NaCl-0.20%(质量分数)CeO_(2)-0.0050%(质量分数)NaNO_(3)时,在升温至1550℃后3 h内,中性医药玻璃液的气泡熔占比降至0.6%,气泡个数减少到3个,气泡平均直径为0.60 mm,澄清效果较佳。

玻璃黏温曲线的全温度段拟合

基于电子信息显示屏盖板玻璃的黏度温度测试数据,运用Vogel-Fulcher-Tammann方程(VFT方程)与Mauro-Yue-Ellison-Gupta-Allan方程(MYEGA方程)对全温度段玻璃黏度进行拟合与比较,结果表明:在玻璃退火点与浮法成型温度范围内的黏温拟合曲线,两个方程的拟合结果较为接近,而温度低于退火点和高于成型温度时,两个方程的拟合结果开始出现较大的偏差。同时,VFT方程拟合结果对数据选取的敏感性较强,数据量的选取对拟合结果的影响较大,而MYEGA方程对数据量的依赖性较小,数据的选取对结果影响较小,且其拟合值与实测值的偏差更小。在旋转黏度、平板黏度、退火点、应变点数据的基础上,以MYEGA方程进行自玻璃应变点开始至熔化温度的全温度段拟合,可以得到较为理想的玻璃黏温曲线。

Bi_(2)O_(3)/B_(2)O_(3)比及β-锂霞石粉对MEMS封接玻璃结构与性能的影响

针对微机电系统(MEMS)封接玻璃的性能要求,本文制备了Bi_(2)O_(3)-B_(2)O_(3)-ZnO-BaO-CuO系无铅玻璃粉,采用拉曼光谱仪、X射线衍射仪、热膨胀仪、烧结影像仪、扫描电子显微镜等测试手段分别表征了Bi_(2)O_(3)和B_(2)O_(3)物质的量比(n(Bi_(2)O_(3))/n(B_(2)O_(3)))和β-锂霞石粉掺量变化对玻璃结构、热学性能、封接温度及微观形貌的影响。结果表明:随着n(Bi_(2)O_(3))/n(B_(2)O_(3))的增大,玻璃结构中[BiO_(3)]三角体和[BiO_(6)]八面体单元含量逐渐增多,[BO_(4)]四面体向[BO_(3)]三角体转变,导致玻璃网络连接强度减弱、结构变疏松;随着n(Bi_(2)O_(3))/n(B_(2)O_(3))的增大,玻璃热膨胀系数逐渐增大,特征温度和封接温度逐渐降低,但后期变化放缓;随着β-锂霞石粉外掺量的增加,复合玻璃粉的热膨胀系数明显降低,而特征温度和封接温度没有明显升高,但复合玻璃粉的流动性变差。

液晶显示屏用玻璃结构与性能

运用Raman光谱与^(29)Si核磁共振光谱测试(NMR),研究了液晶显示屏中使用的三种不同类型玻璃的网络结构,包括显示屏盖板玻璃、导电膜玻璃和液晶显示基板玻璃,主要比较光谱中涉及到的桥氧与非桥氧参与的振动比例,来获取玻璃网络结构的紧密度信息。结果表明,导电膜玻璃网络紧密度最低,而液晶显示基板玻璃紧密度最高,显示屏盖板玻璃介于两者之间,而结构紧密度的关系体现在了玻璃性能指标的差异,液晶显示基板玻璃具有最高的应变点、退火点与软化点,而相应的浮法成型工艺温度点也最高,导电膜玻璃则最低。

浮法锡槽入口段玻璃液流动过程模拟分析

针对浮法玻璃成形过程,提出了锡槽入口段简化稳态多相模型,并采用Ansys Fluent 2019 R3软件,模拟研究了500 t/d锡槽入口段玻璃液的流动与成形过程,分析了拉引量、玻璃液黏度对唇砖与八字砖区玻璃液流动与液层厚度分布的影响。结果表明,拉引量过小或黏度过低时液层出现不连续,拉引量过大或黏度过高时液层横向厚度均匀性变差,案例锡槽实现浮法玻璃均匀稳定成形的工艺操作范围是拉引量400~550 t/d,黏度400~600 Pa·s。

CIGS薄膜太阳能电池用背电极性能研究

CIGS薄膜太阳能电池的传统背电极中的导电层为了满足电阻要求,必须使用较厚的Mo薄膜作为电子传导层进行电流传输,同时作为电子触头与CIS半导体接触。但较厚的Mo薄膜导致背电极内部应力较大、薄膜制备速度慢且成本高,因此,需开发厚度小、应力小、成本低的新型背电极。新型背电极需要具有较高的电流传输能力,并且经过高温硒化处理后电学性能不变。同时,尽可能地降低薄膜厚度以便节约成本。有鉴于此,本工作提出了采用CuZn合金薄膜代替Mo薄膜作为导电层。X射线衍射仪、扫描电子显微镜及电学性能等测试结果表明,当Brass相CuZn薄膜的膜厚逐渐增加时,结晶特性逐渐变好。并且CuZn薄膜表现出较高的载流子浓度,形成背电极后,电流传输性能依然较好。CuZn薄膜可用于部分替代Mo薄膜,增强背电极导电性能,并减小背电极内部应力,同时节约成本。

浮法工艺玻璃带成形过程的模拟分析

建立了浮法工艺玻璃成形过程的玻璃带三维(3D)与Thin-Film模型,采用Ansys Polyflow软件对600 t/d锡槽内玻璃带成形过程进行了模拟研究,与3D模拟结果对比表明,Thin-Film模型可准确、高效地模拟玻璃带成形过程。根据玻璃带成形过程模拟结果,讨论了锡槽不同区域内玻璃带的成形状态,进一步模拟分析了玻璃带纵向与横向温度分布条件对不同厚度玻璃成形过程的影响,得到了4mm与10 mm浮法玻璃成形过程的较优成形温度条件。