铝掺杂氧化锌透明分散体及导电薄膜的制备和性能研究
在太阳能电池和平板显示行业高速发展的今天，透明导电氧化物(TCO)的作用越来越重要。绝大部分实际生产中应用的TCO为铟掺杂氧化锡(ITO)，然而ITO具有毒性，且等离子环境下稳定性差;氧化锌具有良好的光学性质，通过掺杂Al元素后得到的铝掺杂氧化锌(AZO)在导电性方面得到很大提升，同时其原料廉价、无毒性以及在等离子环境下稳定。论文分别采用溶解热和共沉淀法制备了AZO纳米颗粒水相及有机相透明分散体，并利用分散体涂覆制备了透明导电薄膜，研究了制备工艺条件对AZO分散体和薄膜性能的影响。主要结论如下: 1.采用溶剂热法制备了AZO纳米颗粒，考察了制备工艺条件对AZO微观结构及电阻率的影响，得到适宜的制备条件为:掺杂比为3％，沉淀剂选用氢氧化钠，反应所用溶剂为乙二醇甲醚，溶剂热温度为220℃;制备出的AZO颗粒约35nm，电阻率为3.28×103Ω·cm;将粉体在氢氮混合气气氛中于550℃煅烧2小时后，电阻率降至20Ω·cm。 2.采用溶剂热法制备了AZO水相透明分散体，考察了制备工艺条件对AZO微观结构、分散性和电阻率等影响，得到适宜的制备条件为:掺杂比3％，溶剂选用甲醇，反应温度为70℃，改性温度为80℃，溶剂热温度为150℃，改性pH值为9，改性剂加入量为19wt％，改性时间为3h;制备的AZO颗粒为6-10nm，固含量为10wt％的水相分散体在550nm处透过率为78.7％。 3.采用共沉淀法制备了AZO有机相透明分散体，考察了制备工艺条件对AZO微观结构及分散性等影响，得到适宜的制备条件为:改性剂用量为15wt％，改性时pH值为7.5;制备的AZO颗粒为6-10nm，固含量为10wt％的乙二醇甲醚相分散体在550nm处透过率为87.2％。 4.利用AZO水相和有机相分散体，通过旋涂法制备了AZO透明导电薄膜，初步研究了基底处理方式、薄膜处理方式、分散介质对AZO薄膜平整度及方块电阻的影响。利用乙二醇甲醚相分散体旋涂制备的AZO薄膜于紫外环境下照射后，在550nm处透过率为93.4％，方块电阻为2×106Ω/□。
铝掺杂氧化锌;表面改性;透明分散体;导电薄膜;制备工艺
北京化工大学
硕士
化学工程与技术
陈建峰
2015
中文
TN304.21;TN304.055
101
2015-12-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）