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我国学者在碳纳米管透明导电薄膜研究方面取得重要进展
日期:2018-05-17 14:55:20稿件来源:国家自然科学基金委员会
      

图. 单根分散、具有“碳焊”结构的单壁碳纳米管薄膜。

  在国家自然科学基金项目(项目编号:51625203、51532008、51521091)等的资助下,中国科学院金属研究所成会明、刘畅研究团队在碳纳米管透明导电薄膜研究方面取得突破。研究成果以“Ultrahigh-performance Transparent Conductive Films of Carbon-welded Isolated Single-wall Carbon Nanotubes”(超高性能单根、碳焊单壁碳纳米管透明导电薄膜)为题,于2018年5月4日在Science Advances(《科学进展》)上在线发表。论文链接: http://advances.sciencemag.org/content/ 4/5/eaap9264.full。

  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发展需求。成会明、刘畅研究团队与合作者采用浮动催化剂化学气相沉积法制备出具有“碳焊”结构单根分散的单壁碳纳米管(SWCNT)薄膜。通过控制SWCNT的形核数量,使所得薄膜中约85%的碳管以单根形式存在;通过调控反应区内碳源浓度,在SWCNT网络交叉节点处形成“碳焊”结构。研究表明该“碳焊”结构使金属性-半导体性SWCNT间的肖特基接触转变为近欧姆接触,从而显著降低管间接触电阻。因此,所得SWCNT薄膜在90%透光率下方块电阻仅为41Ω□-1;经硝酸掺杂处理后,其电阻进一步降低至25Ω □-1,已优于柔性基底上的ITO。

  该研究工作从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,有望推动碳纳米管在柔性电子及光电子器件中的实际应用。


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