聚（3,4-亚乙基二氧噻吩）/聚（苯乙烯磺酸盐）高导电柔性薄膜制备及掺杂效应研究

作者：吴法霖; 张天才; 王永凤; 邓贤明; 唐继海; 林牧春; 孙宽^*; **; 倪士文; 吴欣睿

来源：表面技术, 2023, 52(12): 440-448.

DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2023.12.038

• PEDOT:PSS
• 无机酸
• 薄膜
• 电导率
• 品质因数

目的 针对聚（3,4-亚乙基二氧噻吩）/聚（苯乙烯磺酸盐）（PEDOT:PSS）薄膜的电导率低的问题，采用二次掺杂方法，提高薄膜电导率和品质因数（FoM），为制备可打印导电薄膜以及柔性光电器件表面导电层提供技术支撑。方法 采用多种无机酸分别与PEDOT:PSS溶液共混的掺杂方法，通过旋涂法在基底上制备透明导电薄膜。利用四点探针法、分光光度计测试系统，对掺杂处理后薄膜的方块电阻、透光率、导电率和品质因数进行测试及分析。利用原子力显微镜（AFM）、X射线光电子能谱（XPS）和霍尔效应测试系统，对薄膜内部结构进行有理分析，总结提升薄膜电导率的原因。结果 无机酸对薄膜电导率具有提升作用，通过硫酸的掺杂作用后，电导率可以由0.9 S/cm提高到2 216 S/cm,FoM从0.03提高到33；通过焦磷酸掺杂处理后的薄膜，电导率可以提高到1 623 S/cm,FoM提高到40。结论 掺杂试剂的沸点、解离常数、退火温度以及共混液的黏度都会影响薄膜的光电性能。解离常数越低，更容易解离出氢离子的掺杂试剂，能够与PSS结合形成PSSH，促进PEDOT和PSS分离。沸点低和解离常数小的无机酸掺杂试剂，能够有效提高薄膜的电导率，并能够获得高品质因数的薄膜。PEDOT:PSS通过无机酸改性处理后，减小了PEDOT和PSS之间作用力的同时，提高了薄膜内部PEDOT的相对含量，使PEDOT链变得线性，促进载流子传输，从而使薄膜的电导率提高。

• 单位
  上海交通大学; 重庆大学; 西南技术工程研究所