Fortschritte in der Forschung zu hochleistungsfähigen transparenten, leitfähigen Kohlenstoffnanoröhren-Dünnschichten

Kürzlich haben das Institut für Metallforschung der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und das Institut für Materialforschung der Shanghai University of Science and Technology ein chemisches Gasphasenabscheidungsverfahren mit schwimmenden Katalysatoren eingeführt, um transparente leitfähige SWCNT-Filme mit einer "kohlenstoffgeschweißten"-Struktur und einer einzigen Dispersion herzustellen. Durch die Kontrolle der Kristallisationskernkonzentration der SWCNTs liegen etwa 85 % der Kohlenstoffnanoröhren im erhaltenen Dünnfilm in Form einer einzelnen Wurzel vor, der Rest besteht hauptsächlich aus Bündeln kleiner Röhren, die aus 2 bis 3 SWCNTs bestehen. Darüber hinaus wird durch die Kontrolle der Konzentration der Kohlenstoffquelle in der Reaktionszone an der Schnittstelle der SWCNT-Netzwerke eine "Kohlenstoff-Schweißstruktur gebildet.

Studien haben gezeigt, dass diese kohlenstoffgebundene Struktur Schottky-Kontakte zwischen metallisch-halbleitenden SWCNTs in nahezu ohmsche Kontakte umwandeln und dadurch den Kontaktwiderstand zwischen den Rohren deutlich reduzieren kann. Aufgrund der oben genannten einzigartigen Strukturmerkmale weist der resultierende SWCNT-Film bei 90 % Lichtdurchlässigkeit einen Flächenwiderstand von lediglich 41 Ω/□ auf; nach der Dotierung mit Salpetersäure verringert sich der Flächenwiderstand weiter auf 25 Ω/□, was höher ist als bei den berichteten Kohlenstoffnanoröhren. Die Leistung des transparenten leitfähigen Films ist um mehr als das Zweifache verbessert und der des ITO auf dem flexiblen Substrat überlegen. Der Prototyp des flexiblen organischen Leuchtdioden-(OLED-)Geräts, das unter Verwendung dieses transparenten, leitfähigen SWCNT-Hochleistungsfilms hergestellt wurde, weist eine Stromausbeute auf, die bis zu 7,5-mal so hoch ist wie der höchste bekannte Wert des SWCNT-OLED-Geräts, und verfügt über hervorragende Flexibilität und Stabilität.

Diese Studie beginnt mit dem Entwurf und der Steuerung der SWCNT-Netzwerkstruktur, löst effektiv das Hauptproblem, das die Verbesserung ihrer transparenten leitfähigen Eigenschaften einschränkt, und erhält SWCNT-Filme mit hervorragender Flexibilität und transparenten leitfähigen Eigenschaften, was den Einsatz von SWCNT in flexiblen elektronischen und optoelektronischen Geräten fördern dürfte. Die eigentliche Anwendung. Die wichtigsten Ergebnisse wurden kürzlich in Science Advances veröffentlicht.