[發明專利]一種高導電的聚合物復合電極及其制備方法

有效

• 申請號: 201510852053.0
• 申請日: 2015-11-30
• 公開（公告）號: CN105336865B
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發明（設計）人: 謝志元;張曉琴;吳江
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春應用化學研究所
• 主分類號: H01L51/44
• 分類號: H01L51/44;H01B1/12;H01L51/00
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所(普通合伙) 22210
• 代理人: 張偉

本發明涉及一種高導電的聚合物復合電極及其制備方法。該復合電極由聚(3,4?乙烯基二氧噻吩):聚(苯乙烯磺酸鹽)(PEDOT:PSS)和氧化鋅(ZnO)納米晶構成。通過使用二甲基亞砜(DMSO)旋洗PEDOT:PSS薄膜，并通過ZnO降低表面功函數，所制備出的復合電極其電導率從0.4西門子/厘米提高到1000西門子/厘米以上，同時方塊電阻降低至100歐姆以下，光透過率保持在70％以上。本發明所制備的聚合物復合電極成本低，工藝簡單，可在有機光電器件器件領域取得更加廣泛的應用。

技術領域

本發明屬于有機光電子學技術領域，具體涉及一種高導電的聚合物復合電極及其制備方法。

背景技術

隨著科技的蓬勃發展，關于有機電致發光二極管(OLEDs)和有機太陽能電池(OPVs)等領域的研究取得了日新月異的進展。而所有這些研究的進行都離不開電極材料的使用。目前，銦錫氧化物(ITO)以其優良的導電性和透光率而成為有機光電子學領域應用最為廣泛的透明電極材料。然而，由于銦價格高昂和供應受限，使得ITO電極材料的成本增加；另外，ITO薄膜通常是采用物理氣相沉積或者濺射沉積技術等方法沉積到襯底表面，這種復雜的沉積工藝進一步提高了ITO材料的成本，不利于其在有機光電器件中的大規模應用。同時，ITO層較脆，缺乏柔韌性，這些缺點也限制了ITO材料在可彎曲的柔性器件中的應用。

因此，尋找一種工藝簡單、成本低廉、并且能夠在電學和光學性質上與ITO相媲美的柔性導電材料已經成為有機光電子學領域亟需解決的關鍵問題。文獻上常見的ITO的替代品有諸如：碳納米管、石墨烯、導電高分子材料等。其中，由聚(3,4-乙烯基二氧噻吩):聚(苯乙烯磺酸鹽)(PEDOT:PSS)構成的聚合物復合薄膜由于具有較高的透光率和可溶液加工的優點而受到科研工作者的青睞。但是，PEDOT:PSS薄膜的電導率較低，無法滿足有機光電器件對于電極材料的要求。因此，如何提高PEDOT:PSS薄膜的電導率已經成為限制其應用的關鍵問題。在以往報道中，向PEDOT:PSS的水溶液中加入強酸或者高溫下使用酸沖洗PEDOT:PSS薄膜(Journal of Materials Chemistry A.2013,1,1334-1340；Advanced Materials2014,26,2268-2272)的辦法來提高該薄膜的電導率。然而，這些方法條件苛刻，耗費能源，無法實現商業化的大規模使用。

發明內容

本發明要解決現有技術中的技術問題，尋找一種簡單有效的方法提高PEDOT:PSS薄膜的電導率，提供一種高導電的聚合物復合電極及其制備方法。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案具體如下：

一種高導電的聚合物復合電極，包括：聚(3,4-乙烯基二氧噻吩)PEDOT：聚(苯乙烯磺酸鹽)PSS：氧化鋅ZnO復合電極；其中，

PEDOT與PSS的重量比為50:1-1:50；

所述PEDOT：PSS：ZnO復合電極的厚度為50-300納米。

在上述技術方案中，所述PEDOT：PSS：ZnO復合電極的厚度為62納米，或者80納米，或者96納米，或者162納米，或246納米。

一種上述的高導電的聚合物復合電極的制備方法，包括以下的步驟：

(1)清洗襯底并烘干；

(2)將襯底置于涂膜機的托架上，將PEDOT:PSS的水溶液均勻的涂在襯底上，旋涂成膜；

(3)將步驟(2)所制備好的加工件置于涂膜機的托架上，將二甲基亞砜DMSO均勻的涂在PEDOT:PSS薄膜上，靜置，旋洗，移除薄膜中的部分PSS；

(4)將步驟(3)所制備好的加工件置于涂膜機的托架上，將PEDOT:PSS的水溶液均勻的涂在該加工件上，旋涂成膜，增加薄膜厚度；