新闻动态
?综合新闻
?科研动态
?学术活动
?媒体聚焦
?通知公告
您现在的位置:首页 > 新闻动态 > 科研动态
高性能碳纳米管透明导电薄膜研究取得重要进展
 
2018-05-07 | 文章来源:先进炭材料研究部        【 】【打印】【关闭

福建快3走势 www.2bbzc.cn   透明导电薄膜是触控屏、平板显示器、光伏电池、有机发光二极管等电子和光电子器件的重要组成部件。氧化铟锡(ITO)是当前应用最为广泛的透明导电薄膜材料,但ITO不具有柔性且铟资源稀缺,难以满足柔性电子器件等的发展需求。单壁碳纳米管(SWCNT)相互搭接形成的二维网络结构具有柔韧、透明、导电等特点,是构建柔性透明导电薄膜的理想材料。但已报道SWCNT薄膜的透明导电性能仍与ITO材料有较大差距。因此,进一步提高SWCNT薄膜的透明导电特性是实现其器件应用的关键。分析表明,SWCNT透明导电薄膜中的管间接触电阻和管束聚集效应是制约其性能提高的主要瓶颈。一方面,由于SWCNT之间的接触面积小且存在肖特基势垒,载流子在搭接处的隧穿效应较弱,使得管间接触电阻远高于SWCNT的自身电阻;另一方面,虽然SWCNT的直径一般仅为1-2nm,但由于范德华力的作用其通常聚集成直径几十、上百纳米的管束以降低表面能;管束内部的SWCNT会吸光而降低薄膜的透光率,但对薄膜的电导几乎没有贡献。因此,研制高性能SWCNT柔性透明导电薄膜的关键是获得单根分散、低接触电阻的SWCNT网络结构。

  最近,中国科学院金属研究所与上??萍即笱镏恃г毫吓嘌牟┦垦芯可稍诮鹗羲冉坎牧涎芯坎康牡际χ傅枷掠牒献髡卟捎酶《呋粱喑粱ㄖ票赋鼍哂小疤己浮苯峁?、单根分散的SWCNT透明导电薄膜(图1A)。通过控制SWCNT的形核浓度,所得薄膜中约85%的碳管以单根形式存在(图1B),其余主要为由2-3根SWCNT构成的小管束。进而,通过调控反应区内的碳源浓度,在SWCNT网络的交叉节点处形成了“碳焊”结构(图1A)。研究表明该碳焊结构可使金属性-半导体性SWCNT间的肖特基接触转变为近欧姆接触(图1C-F),从而显著降低管间接触电阻。由于具有以上独特的结构特征,所得SWCNT薄膜在90%透光率下的方块电阻仅为41Ω □-1;经硝酸掺杂处理后,其方块电阻进一步降低至25Ω □-1,比已报道碳纳米管透明导电薄膜的性能提高2倍以上,并优于柔性基底上的ITO(图2A-B)。利用这种高性能SWCNT透明导电薄膜构建了柔性有机发光二极管(OLED)原型器件,其电流效率达到已报道SWCNT OLED器件最高值的7.5 倍(图2C-D),并具有优异的柔性和稳定性。

  本研究从SWCNT网络结构的设计与调控出发,有效解决了限制其透明导电性能提高的关键问题,获得了具有优异柔性和透明导电特性的SWCNT薄膜,可望推动SWCNT在柔性电子及光电子器件中的实际应用。主要研究结果于2018年5月4日在Science Advances在线发表(Sci. Adv. 4, eaap9264 (2018),DOI: 10.1126/sciadv.aap9264)。该研究工作得到了科技部、基金委、中科院等部署的相关项目的支持。

图1.单根分散、具有碳焊结构的SWCNT网络。(A)典型TEM照片;(B)单根SWCNT的百分含量统计;(C-D)无碳焊结构的金属性-半导体性SWCNT的I-V传输特性;(E-F)有碳焊结构的金属性-半导体性SWCNT的I-V传输特性。

图2. SWCNT 柔性透明导电薄膜和SWNCT 有机发光二极管。(A-B)SWCNT 柔性透明导电薄膜的光学照片及其透明导电性能对比;(C-D)SWCNT 有机发光二极管原型器件的光学照片及其光电性能对比。

  

文档附件

相关信息
联系我们 | 所长信箱 | 网站地图 | 友情链接
福建快3走势 地址: 沈阳市沈河区文化路72号 邮编: 110016
管理员邮箱: [email protected]
中国科学院金属研究所 版权所有 辽ICP备05005387号

官方微博

官方微信
  • 《日本教科书的中国形象研究》简介 2018-12-14
  • 人民体育《大咖说》:王焱谈中国马拉松越野跑现状 2018-12-14
  • 南宁市区联社:全面助力本地经济发展 2018-12-14
  • 中国公民出入境通关新政实施 出入境通关排队不超过30分钟 2018-12-13
  • 霸气!江西现强势发展后劲,凭的是什么? 2018-12-13
  • 首届尧都文化旅游节新闻发布会在京举行 诚邀八方客感受帝尧魅力 2018-12-13
  • 【高清组图】新疆伊犁河谷万亩薰衣草争艳醉游人 2018-12-12
  • 云知声梁家恩:用语音智能 塑造智慧生活丨产品家16 2018-12-12
  • 紫光阁网移动学习平台 2018-12-12
  • 【十九大·理论新视野】动漫:“建设现代化经济体系”如何发力 2018-12-11
  • 南洞庭湖下塞湖矮围正拆除 将现“潭面无风镜未磨”原貌 2018-12-11
  • 无论谁说自己的理论是马克思主义理论都不算数,只有他的理论符合客观事实及其规律才是真理,否则便是谬误。 2018-12-10
  • 济南新规:自由职业者也可缴存住房公积金 2018-12-10
  • 饮用药酒谨防三大误区 这些养生原则需遵守-美食资讯 2018-12-10
  • 无惧台风“艾云尼” T 2018-12-09
  • 294| 614| 768| 758| 217| 491| 812| 617| 771| 210|