基于金属掺杂银纳米薄膜的柔性透明电极研究

Flexible transparent conductive electrode play an important role in the development of flexible optoelectronic devices, such as flexible display, flexible sensing, organic photovoltaics and other functional devices. high conductivity, high light transmission and uniformity of the flexible transparent electrode manufacturing technology is important in scientific significance and engineering application. The project research on ultra-thin high conductivity and high transparent metal doped silver thin films, using first principles molecular dynamics (CPMD) calculations to study the formation mechanism of metal doped silver film. With experimental characterization methods, this project will reveal super high smooth growth mechanism of metal doped silver film. The formation law of microstructure of metal doped silver film will be studied, as well as the coupling relationship of electrical conductivity and light transmission. Research on manufacturing technology of ultra-smooth surface of metal doped silver film with the study of micro process of metal co-sputtering process. This project further study on organic photovoltaic materials and organic light emitting materials with high conductivity and high transparency metal doped silver thin film manufacturing process. The development of this project will provide a more effective way to study the transparent electrodes of flexible optoelectronic devices, which is of great significance to promote the development of flexible optoelectronic devices.

柔性透明电极作为柔性电子器件关键的功能组件，很大程度上决定着柔性触摸和显示、柔性光伏和发光等功能器件的发展进程。使用沉积工艺制备薄而连续的金属膜是一个非常理想的解决方案。本项目研究高导电高透光金属掺杂银薄膜电极，通过第一性原理分子动力学方法研究金属掺杂银薄膜的微观形成机理和微观结构的形成规律，结合实验表征测试手段，揭示超高光滑金属掺杂银薄膜的生长机制。通过建立金属掺杂银薄膜电导率和透光率耦合模型，揭示金属掺杂银薄膜中薄膜理想金属性的变化对光吸收的影响规律，通过引入电荷传输层材料，实现金属掺杂银薄膜与柔性器件表面之间较低的接触电阻。通过研究超光滑表面的金属掺杂银薄膜高效制造技术，开发有机光伏和发光材料上高导电高透光金属掺杂银薄膜电极的制造工艺。本课题的顺利开展将为柔性光电子器件透明电极的研究提供一个更有效的思路和方法，对推动柔性电子器件的发展有重要的意义。

探索高性能、工艺简单快速的柔性透明电极制造技术，对柔性触摸和显示、柔性光伏和发光等功能器件的发展具有重要的科学意义和工程应用价值。使用沉积工艺制备高透光高导电的超薄金属膜电极具有快速、成本低、大面积批量化制造的优点。本项目通过第一性原理和分子动力学计算，研究了金属掺杂银纳米薄膜的微观形成机理以及铝掺杂对银纳米薄膜初始生长过程的影响机制，结合磁控溅射薄膜制备工艺和测试表征实验研究了金属掺杂银薄膜电学和光学性能，研究了沉积参数对沉积薄膜表面形貌的影响，包括掺杂比例，衬底温度，不同入射速度以及薄膜厚度等，获得了工艺参数对金属掺杂银纳米薄膜表面形貌、导电率和透光率的影响规律。制备了铝、铌和钛作为基底层和保护层的铝、铌掺杂银多层金属纳米薄膜，获得了结构和工艺参数对其表面形貌和透光率的影响。研究了基于铜掺杂银的高透明电磁屏蔽薄膜、柔性介电(ZnO)/金属(Cu:Ag)/介电(ZnO)夹层电极和有机光伏透明电极，并制备了镍掺杂银纳米薄膜柔性透明电极，通过研究不同金属掺杂对银薄膜电极与半导体界面的界面接触影响，获得了界面处原子扩散、应力应变和掺杂对 Ag 电极和 GaN 的界面分波态密度、结合能和肖特基势垒等接触性能的影响规律，并应用在银电极发光二极管的制备中。开发了一套集成柔性电子薄膜形变、电阻率测试和光透过率测试的综合测试系统，可实现制备的柔性电子薄膜不同应变率、不同间隔时间内多次弯折等应用条件下的光电性能测试。本项目的研究结果将为柔性光电子器件透明电极的设计和制造工艺提供理论和方法，对推动柔性电子器件的发展有重要的意义。