高性能碳纳米管透明导电薄膜研究获得重要进展

目前，研制高性能SWCNT柔性透明导电薄膜的关键是获得单根分散、低接触电阻的SWCNT网络结构。近日，中国科学院金属研究所与上海科技大学物质学院联合培养的博士研究生蒋松在金属所先进炭材料研究部的导师指导下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SWCNT透明导电薄膜。

通过控制SWCNT的形核浓度，所得薄膜中约85%的碳管以单根形式存在，其余主要为由2根～3根SWCNT构成的小管束。进而，通过调控反应区内的碳源浓度，在SWCNT网络的交叉节点处形成了“碳焊”结构。研究表明该碳焊结构可使金属性—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。

由于具有以上独特的结构特征，所得SWCNT薄膜在90%透光率下的方块电阻仅为41Ω/□；经硝酸掺杂处理后，其方块电阻进一步降低至25Ω/□，比已报道碳纳米管透明导电薄膜的性能提高2倍以上，并优于柔性基底上的ITO。利用这种高性能SWCNT透明导电薄膜构建的柔性有机发光二极管（OLED）原型器件，其电流效率达到已报道SWCNT OLED器件最高值的7.5 倍，并具有优异的柔性和稳定性。图为SWCNT 柔性透明导电薄膜的光学照片及其透明导电性能对比。

该研究从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SWCNT在柔性电子及光电子器件中的实际应用。