可見光輻照下石墨烯透明電極導電性能變化研究.pdf

1、透明電極是一種兼?zhèn)涓邔щ娂翱梢姽獠ǘ胃咄该魈匦缘男滦凸怆姴牧?，在觸控面板、平面顯示、光伏電池等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域具備巨大的市場需求。石墨烯具有良好的導電性、透光性、柔韌性、穩(wěn)定性等顯著優(yōu)勢，是理想的透明薄膜電極材料。透明電極主要在可見光范圍工作，石墨烯薄膜作為透明電極應(yīng)用時，將長期在可見光輻照狀態(tài)下工作，而一些實驗現(xiàn)象表明石墨烯在光輻照下會產(chǎn)生明顯電學性能變化，對其能否在長期應(yīng)用時保持性能穩(wěn)定蒙上陰影。因此，非常有必要對石墨烯可見光輻照下的電學性

2、能進行系統(tǒng)深入研究。本文全面分析了樣品參數(shù)、環(huán)境氣氛和輻照條件對可見光輻照下石墨烯透明電極導電性能的影響，并從光熱效應(yīng)和光致吸附/解吸附作用出發(fā)，分析了光致電導變化產(chǎn)生的主要機理和影響因素及程度。具體內(nèi)容包括：
　　將CVD法制得的銅基石墨烯轉(zhuǎn)移至PET、SiO2和玻璃基底上，并對部分樣品摻雜AuCl3處理，再圖形化獲得樣品。設(shè)計了石墨烯輻照實驗系統(tǒng)，實現(xiàn)在真空和大氣兩種不同環(huán)境氛圍中，光功率密度可調(diào)的紅綠藍三種可見光對不同參數(shù)的

3、石墨烯樣品進行輻照，并高精度實時測量石墨烯光輻照下電阻的變化。
　　進一步圍繞光源波長和功率密度、基底材料、摻雜、環(huán)境氛圍影響石墨烯導電性能變化因素進行了可見光周期輻照響應(yīng)和長期輻照穩(wěn)定性的實驗探究。結(jié)果表明：
　　在周期光照下：① SiO2和玻璃基石墨烯在光照時電阻增大，停止光照電阻降低；②可見光中藍光對石墨烯導電性能變化影響最大，綠光次之，紅光最??；③ SiO2基石墨烯導電性能受可見光輻照影響最大，玻璃基次之，PET基影

4、響最?。虎軗诫s后PET和玻璃基石墨烯光照電學穩(wěn)定性下降，SiO2基穩(wěn)定性增提高；⑤真空環(huán)境中石墨烯光照電學穩(wěn)定性更強；⑥光功率密度與石墨烯導電性能變化程度沒有顯著的單調(diào)關(guān)系。
　　在長期光照下：①石墨烯受可見光長期輻照，電阻先迅速變化，再緩慢變化，最終趨于平穩(wěn)；②玻璃基石墨烯長期光照電學穩(wěn)定性受可見光輻照影響最大，SiO2基次之，PET基影響最??；③摻雜后石墨烯長期光照電學穩(wěn)定性提高；④大氣環(huán)境中石墨烯長期光照電學穩(wěn)定性更強。

5、r>　　論文對石墨烯光致電阻變化現(xiàn)象進行理論分析。通過將暗態(tài)環(huán)境下石墨烯薄膜電阻變化同溫度的關(guān)系與基底溫升范圍進行對比，排除了光熱效應(yīng)的影響。單獨分析光致吸附／脫附作用的影響：光照作用，引起石墨烯表面力場改變，使得材料表面吸附或脫附表面附近的環(huán)境分子、微粒以及基底分子，使載流子濃度發(fā)生變化，進而改變石墨烯的電導率。輻照光源波長和功率、摻雜、環(huán)境氛圍、基底材料、輻照時長都會對光致吸附／脫附作用產(chǎn)生不同程度的影響，使載流子濃度發(fā)生不同的程度