柔性PET衬底上ZnO薄膜的制备、电学性质及激光辐照效应

室温下采用中频反应磁控溅射技术在柔性PET(Polyethylene terephthalate)衬底上沉积了ZnO薄膜。研究了溅射功率和氩氧流量比对薄膜电学性质的影响,获得室温沉积柔性ZnO薄膜的优化工艺条件为溅射功率20 W和氩氧流量比1:1。采用不同能量密度的激光辐照,有效改善了柔性ZnO薄膜的晶体结构和电学性能。原子力显微镜(AFM)和X射线衍射(XRD)测试结果显示,激光辐照可使薄膜表面ZnO颗粒产生团聚融合,并在(100)和(101)晶面上产生明显的取向生长,薄膜由非晶转为多晶结构。Hall性质的研究结果表明,激光辐照可有效提高ZnO薄膜的载流子浓度,降低电阻率,改善室温沉积柔性ZnO薄膜导电性能。

ITO/PET衬底上掠射角溅射沉积WO_(3)薄膜及其电致变色性能

采用直流磁控反应溅射法,以不同掠射角度在ITO/PET衬底上沉积WO_(3)薄膜。利用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和能谱仪(EDS)对WO_(3)薄膜表面和断面的形貌及化学组成进行表征;利用电化学工作站和紫外分光光度计对WO_(3)薄膜的电化学性能和光学性能进行分析。结果表明,当掠射角α>60°时,薄膜表面形成类似于山峰状形貌,断面为纳米斜柱状结构,该结构有利于离子和电子的迁移。当掠射角α=80°时,沉积的WO_(3)薄膜具有最快离子扩散速率和最大光调制幅度,着色效率达到27.05 cm^(2)/C。同时,薄膜还表现出快速响应和良好循环稳定性。

柔性衬底上制备氟、镓共掺杂氧化锌透明导电薄膜及其光电性质研究

采用脉冲激光沉积技术在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)衬底上制备了Ga、F共掺杂的Zn O透明导电薄膜。采用X射线衍射仪、紫外-可见分光光度计、原子力显微镜和霍尔测试仪等手段对薄膜性能进行了表征。制备过程中通过控制沉积时间、Ga掺杂量、衬底温度和氧气流量等实验条件,比对研究了各参数对薄膜性能的影响。为了分析各参数对实验结果影响的重要性,采用正交实验法设计实验,并对结果进行正交分析、极差方差分析。得出了各个实验条件对结果影响的大小顺序和最优的制备条件。结果表明,掺杂量和沉积时间对于薄膜的光电性能影响较大,Ga掺杂量取1.0%(原子比),且沉积时间较短的薄膜透光率较好;Ga掺杂量取1.0%,且沉积时间较长的薄膜导电性能较好。

基于柔性衬底的Ti、F共掺ZnO透明导电薄膜的制备及其性能研究

为了制备出高性能的可挠透明导电薄膜,采用脉冲激光沉积技术在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)衬底上制备了Ti、F共掺的Zn O(TFZO)透明导电薄膜。研究了不同衬底温度、氧分压及F的掺杂量对TFZO薄膜电学性能和光学性能的影响。实验结果表明,在衬底温度为150℃,氧分压为0.5 Pa,Ti、F掺杂量各为1%(原子比)时,制备的TFZO薄膜的电阻率达到1.69×10-3Ω·cm,可见光范围内平均透过率为81%。对薄膜进行弯曲可靠性测试和疲劳测试,向内、向外弯曲半径大于10mm时,薄膜电阻基本没有变化,在15 mm条件下弯曲1000次后薄膜亦无明显的电阻变化。

基于柔性衬底的CH3NH3PbI3钙钛矿太阳能电池的制备与研究

近年来,以CH_3NH_3PbI_3等有机金属卤化物钙钛矿为光吸收材料的钙钛矿太阳能电池得到了迅速发展。但是目前研究的钙钛矿太阳能电池绝大多数采用的是硬质衬底,而以塑料或金属箔片等柔性材料为衬底的柔性太阳能电池因其可弯曲、形状可塑、重量轻、易于集成等特点,在光伏建筑、移动电源、可穿戴设备、卫星和无人机等领域有着广阔的应用市场。本文选择了PET-ITO柔性材料作为衬底,Zn O作为电子传输层,制备出了结为PET/ITO/ZnO/CH_3NH_3PbI_3/Spiro-MeOTAD/Ag的钙钛矿太阳能电池,转换效率达到了5.83%。

PET柔性衬底上生长绒面ZnO-TCO薄膜及其在薄膜太阳电池中的应用

利用低压金属有机化学气相沉积(LP-MOCVD)技术在PET柔性衬底上低温生长绒面结构ZnO-TCO薄膜,DEZn和H2O作为源材料,B2H6作为掺杂剂。详细研究了薄膜掺杂流量对ZnO薄膜微观结构以及光电性能影响。优化获得的PET/ZnO:B薄膜厚约为1500 nm时,绒面结构PET/ZnO薄膜的方块电阻约为10Ω,可见光及近红外范围平均透过率达80%。初步应用于a-Si薄膜电池,电池结构为PET/ZnO-TCO/pin-a-Si/Al,电池的转换效率可达6.3%。

LiF对柔性有机电致发光器件性能的影响

利用真空蒸镀方法,在PET柔性衬底上制备了有机电致发光器件。分析了玻璃和柔性衬底器件的电压、电流和亮度特性,重点讨论LiF层对器件性能的影响、柔性衬底上器件的失效机理,以及器件性能随时间衰减现象。实验结果表明,相同条件下,LiF层的加入能降低器件的开启电压,从7V降至5.5V;柔性衬底与界面容易形成缺陷,影响器件的寿命。

不同缓冲层对柔性AZO薄膜光电性能的影响

采用中频反应磁控溅射法在柔性PET衬底上分别添加TiO2、SnO2和ZnO等缓冲层,室温沉积了掺杂铝的氧化锌薄膜(AZO)。通过对薄膜Hall性质分析以及紫外–可见光吸收特性分析,研究了不同缓冲层以及反应溅射氩氧比对薄膜性能的影响,获得优化的参数。研究结果表明,添加缓冲层可以有效改善柔性AZO薄膜的电学性质,在SnO2缓冲层上5:1氩氧比下生长的柔性AZO薄膜光电性能提高最为显著,薄膜电阻率大幅降低,可见光区域平均透过率超过85%。

基于CdS薄膜的柔性光探测器研究

本文采用电子束蒸发镀膜法在PET柔性衬底上制备出基于CdS薄膜的柔性光探测器。PET对高温有敏感性,利用电子束蒸发镀膜方法可以在低温下制备出CdS薄膜。运用XRD、拉曼光谱和AFM对PET上CdS薄膜进行表征,结果表明所制备的薄膜致密性好、性能优异。批量制备器件,在偏压为1 V,光功率为365 nm的紫外光源照射条件下进行光响应性能测试,获得的光电流为0.347 μA,响应度达到17.35 A/W。对器件在不同弯曲应变下进行测试。统计测试数据显示CdS薄膜柔性光探测器件在0.08%~0.12%应变下,弯曲前后光电流变化较小,表明CdS薄膜柔性光探测器在应变为~0.1%下性能稳定。

AgNWs-rGO复合透明导电薄膜的制备及其稳定性研究

通过Hummer′s法制备了还原氧化石墨烯(rGO),将rGO包裹在银纳米线表面,通过旋涂法在PET/玻璃衬底上制备了AgNWs-rGO复合透明导电薄膜。利用XRD对薄膜的晶型进行了测定,发现制备的还原氧化石墨烯品质优良,薄膜结晶质量良好;通过SEM观察到rGO很好地附着在AgNWs表面,并利用拉曼光谱分析对其缺陷尺寸进行了表征;运用紫外分光光度计对薄膜的透过率进行测试,结果显示复合薄膜具有良好的透过性,当照射光源波长为550 nm时,薄膜的透过率为89%以上。此外,AgNWs-rGO还表现出优良的稳定性,将薄膜机械弯曲总计一千次,每弯曲两百次平均上升方阻为13.97Ω/□。

PET基片上射频磁控溅射不同厚度ITO薄膜的光电学特性

采用射频磁控溅射技术,室温下在PET柔性衬底上沉积不同厚度的掺锡氧化铟(ITO)薄膜,样品的结构、形貌和光电学性质分别用X射线衍射仪、原子力显微镜、分光光度计和Van der Pauw方法测量.实验结果表明:在其它参数不变的条件下,随着溅射时间的增加薄膜的厚度增大,而薄膜的颗粒大小和表面粗糙度也随之变大;方块电阻、电阻率随样品厚度的增加而减小,相应的迁移率减少,载流子浓度变大.当样品厚度为148 nm时,样品的方块电阻为26.5Ω·□-1、迁移率为19.1 cm2·V-1·s-1、载流子浓度为8.43×1020cm-3.