为满足印刷显示的大面积制备、低信号延迟的需求, 有必要开发应用于氧化物薄膜晶体管(TFTs)的低电阻印刷电极。研究发现喷墨打印Ag和氧化物有源层的界面接触特性较差, 导致基于Ag电极的氧化物TFT性能很差。通过在Ag电极和有源层中间插入喷墨打印的氧化铟锡(ITO)电极, 可以阻隔Ag纳米颗粒扩散入有源层。此外, ITO电极可以与Ag和有源层形成良好的接触特性, 大幅降低了接触电阻。基于Ag/ITO双层电极的TFT较基于单层Ag电极的性能大幅提升: 迁移率达16.0 cm2·V-1·s-1, 开关比达6.2×107, 亚阈值摆幅为174 mV/Decade, 阈值电压为-2.0 V。该结果证明了印刷Ag电极在氧化物TFT的应用潜力, 并有助于建立导电氧化物薄膜和金属导电纳米材料堆叠结构的复合导电薄膜体系, 实现优势互补。

随着微电子器件需求日益迫切,由纳米材料构造的微纳结构在降低尺度并获得特征性能上有着极大的优势。纳连接是从纳米材料构筑微纳结构的有效途径,目前实现纳连接的手段主要包括热烧结、激光烧结等。对比研究了不同连接方法形成的银电极的电学性能及微观结构,并对银纳米材料间的连接机理进行了分析。结果表明,相比于自连接及热烧结,激光烧结在降低电阻率及保持纳米结构方面有着独特的优势,在激光诱导下,银纳米带可在低温下实现互连,形成交联网络结构,从而降低银电极的电阻率,并显著改善其柔韧性。激光烧结电极的电阻率低至1.88×10 ^-7 Ω·m,同时具有较好连接强度,经3000次弯折后电阻变化率仅为21.26%。

采用旋涂制备的纳米银(Silver nanoparticle, Ag NPs)作为阴极, 制备了全溶液加工的红、绿、蓝量子点发光二极管(red, green, blue-quantum dots light-emitting diodes, R-, G-,B-QLEDs)。并针对溶液加工Ag NPs阴极器件启亮电压(Turn-on voltage, Vt)较蒸镀Ag阴极器件偏高的问题, 采用了低真空与热退火组合工艺干燥Ag NPs阴极, 实现了可以与真空蒸镀金属阴极比拟的Vt, R-, G-,B-QLEDs的Vt分别为1.9, 2.6, 3.2 V。实验结果表明, 该阴极处理工艺可能为研制低Vt的全印刷显示发光器件提供新的工艺思路。

众所周知, 柔性信息显示将在未来的光电应用中发挥重要作用。然而, 由于电极材料和柔性衬底的选择有限, 制备高效、稳定的柔性发光二极管仍然存在巨大的挑战。以光聚合物作为柔性衬底、CsPbBr3量子点作为发光层, 成功地制备了柔性钙钛矿发光二极管。为了改善电子的注入和传输, 采用Ag作阴极。结果表明, 高柔性的钙钛矿发光二极管的最高亮度为10 325 cd/m2且具有高色纯度(FWHM=19 nm)。此外, 制备的钙钛矿发光二极管具有良好的柔性和机械延展性。在大约180°的弯曲角度下反复弯曲100次后, 仍然保持着良好的器件性能。该研究为未来柔性显示器的应用奠定了研究基础。

研制了一种六角密排多迭层碳纳米管阴极.在这种结构中, 衬底银电极由烧结的银浆制作在透明锡铟氧化物电极上, 且具有六角形边缘, 相邻衬底银电极交错排列于阴极面板上.用ZnO和SnO2颗粒作为掺杂材料, 在衬底银电极和单一碳纳米管层之间制作了底部混杂层; 单一碳纳米管层中的碳纳米管主要被用于发射阴极电子.给出了六角密排多迭层碳纳米管阴极的制作工艺, 并研究了六角密排多迭层碳纳米管阴极用于电子源的可行性.将氮气作为保护气体, 采用烧结方法除掉制备浆料中的有机粘合剂及其它有机杂质.将六角密排多迭层碳纳米管阴极真空密封进三极场发射显示器中, 能够形成稳定的电子发射电流.测试结果表明, 与普通碳纳米管阴极相比, 六角密排多迭层碳纳米管阴极具有更优的电子发射特性, 其开启电场为1.83 V/μm, 最大电子发射电流为2 718.6 μA; 且其具有良好的电子发射曲线趋势, 当电场强度从2.17 V/μm增强到3.06 V/μm时, 电子发射电流的增幅约为1 410.3 μA.对电子发射电流随时间的波动变化进行了测试, 测试结果显示六角密排多迭层碳纳米管阴极具有可靠且稳定的电子发射电流.绿色发射图像表明六角密排多迭层碳纳米管阴极具有良好的电子发射均匀性及高的电子发射亮度.鉴于其简单的制作结构和制作工艺, 六角密排多迭层碳纳米管阴极具有一定的实际应用性.

为了适应大尺寸高分辨率显示的技术需求，研究并开发用于非晶铟镓锌氧（a-IGZO）薄膜晶体管（TFT）阵列的低电阻电极非常关键。本文采用磁控溅射制备的金属银为源漏电极，设计并制作了底栅结构的 a-IGZO TFT器件。实验发现，具有单层银源漏电极的器件电学特性较差，这是因为银与a-IGZO之间不能形成良好的欧姆接触。另一方面，通过增加钛中间层而形成的Ag/Ti电极在保持低电阻的同时能够有效阻止银原子扩散并与a-IGZO形成较好的接触状态。最终制备的以Ag/Ti为源漏电极的a-IGZO TFT具有明显改善的电学特性，场效应迁移率为 1.73 cm2/V·s，亚阈值摆幅 2.8 V/(°)，开关比为2×107，由此证明了磁控溅射制备的银电极具有应用于非晶氧化物薄膜晶体管的实际潜力。

采用原位电化学表面增强拉曼光谱(EC-SERS)和电化学还原方法, 研究了内消旋-2,3-二巯基丁二酸(DMSA)在活化的银电极上的吸附行为。通过模型分子DMSA进行结构优化的密度泛函理论计算, 得到了理论拉曼光谱。在相同的DMSA自组装时间条件下, 其在Ag电极表面的覆盖度倒数与溶液浓度倒数成线性关系, 说明DMSA单分子层在活性Ag表面的化学吸附遵循Langmuir等温吸附模型。在酸性介质中, DMSA浸置自组装50 min后, SERS峰强趋于稳定, 达到了该浓度下的动态吸附平衡。EC-SERS信号随施加电位的负移逐渐减弱至基本消失。通过计算探针分子DMSA在不同电位下的增强因子(EF), 指出较负电位下存在着还原/脱附作用, 使得Ag表面的拉曼活性降低, 尤其在小于－0.4 V的还原电位时, 增强因子显著减小。

基于烧结工艺和丝网印刷技术，研发了一种新的沟槽形冷阴极.底部绝缘层由黑色绝缘浆料被烧结后制成,且在底部绝缘层中存在倾斜面.将银浆丝网印刷在条形电极上，依次经烘烤和烧结工艺后形成银电极.利用细砂纸，对银电极进行适当的抛光工艺，以便获得光滑的电极表面.由于特有的银电极形状，从而易于获得更大的场增强因子.将碳纳米管制备在银电极上，形成场发射极.致密的碳纳米管层完全覆盖银电极表面，特有的边缘场增强效应能够使得碳纳米管发射出更多的电子.顶部绝缘层则用于抑制碳纳米管的横向电子发射.结合沟槽形冷阴极，制作了三极结构的场致发射显示器，该显示器具有良好的场致发射特性及优良的发光图像均匀性.与普通冷阴极场致发射显示器相比，沟槽形冷阴极场致发射显示器能够将开启电场从1.86 V/μm降低到1.78 V/μm，将最大场致发射电流从1 537 μA增加到2 863 μA，且将最大发光图像亮度从1 386 cd/m2提高到1 865 cd/m2.该制作技术在场致发射显示器中具有较强的实际应用性.

采用电化学法对Ag电极粗糙活化, 进而对含巯基基团的硫代水杨酸(TSA)进行表面增强拉曼光谱(SERS)研究。 研究表明, 溶液浓度与pH对增强效应影响显著, 1×10－3 mol·L-1与pH 4分别为增强效应的最佳浓度与酸度。 浓度增大由于空间位阻等因素影响而增强效应急速下降。 由TSA化学吸附所产生的S—Ag峰位基本不随pH改变; 但pH对峰强度有显著影响。 经对TSA在不同pH下的分布和机理研究表明, TSA是通过中性C6H4(COOH)SH分子中的硫醇端基脱H后与活化的Ag表面进行吸附, 形成S—Ag化学键而产生SERS光谱。 在较强碱性条件下负一价的C6H4(COO-)SH 可能与OH- 形成竞争吸附而不易产生SERS; 同时吸附基团巯基对羧基振动谱峰的变化以及对苯环共轭体系中的电子云分布有很大影响。

在不同pH介质中, 缓蚀试剂4-甲基-4H-3-巯基-1,2,4-三氮唑(4-MTTL)都能在银基底上形成自组装膜。SERS光谱表明: 当pH=3时, 4-MTTL分子是以硫醇式, 通过两个氮原子为吸附位点, 以较平躺方式在银表面构筑自组装膜；当 介质为pH =7和pH =11时, 4-MTTL以硫醇式, 通过氮和硫原子为吸附位点倾斜或垂直方式作用于银表面。由于后者的吸附方式比前者更为垂直于表面, 所以形成的膜中分子排列更为致密。电化学极化实验也表明, 在pH=3的条件下, 形成的4-MTTL单层有更正的腐蚀电位；在pH=11时, 构筑的膜缓蚀能力强于 pH=7的。并由电化学交流阻抗数据解析了相应的缓蚀机理。