石墨烯在電子工業中具有極大的發展前景,特別是作為有機發光二極管(OLED)、太陽能電池和可穿戴電子產品的透明導電的電極材料。
自2004年二維材料石墨烯第一次被發現和表征以來,引起了人們的廣泛關注。博士生Patrick Whelan解釋說:“石墨烯所具備的非凡特性令人驚訝,它是一種機械強度高、透明度高的化合物,可用于制作靈活可折、高效的熱電導體。”
丹麥科技大學納米技術小組的研究人員與工業界和學術界合作,利用石墨烯的非凡特性有提高光電子器件節能性能的可能性。
通過化學氣相沉積法,在銅催化劑上制造大面積的石墨烯技術已經達到了工業的成熟程度。為了將石墨烯整合到器件中,必須先將其從催化劑轉移到合適的目標襯底上,例如玻璃等。但不能在石墨烯層中引入任何缺陷。Whelan說:“我的博士課程的重點是開發新的轉移技術。我們希望能開發出不損害石墨烯層的方法,并且這種方法對銅基材也不能有損害。”
丹麥科技大學的納米技術小組,已經開發了一種能夠實時精確監測石墨烯與銅催化劑脫耦的方法。該方法基于所謂的拉曼光譜(石墨烯界面的標準表征工具)。Whelan解釋說,“使用新的方法,我們可以檢測到石墨烯是否完全與銅催化劑分離,因此我們已經能夠通過機械剝離法從直徑為12英寸的銅薄膜上轉移石墨烯。
惠蘭的研究是涉及多個工業和學術合作伙伴的兩個較大的研究項目的一部分。其中一個合作伙伴是劍橋大學的,并且其中有惠蘭的外援。劍橋建立一種新的轉移方法,通過在石墨烯和銅之間插入基本溶液,石墨烯就能從銅基底釋放。與標準轉移技術相比,通過該方法轉移的石墨烯的電性能是令人滿意的。
現在,作透明導電電極,ITO是最常用的材料。然而,與基于ITO的OLED相比,研究人員能夠從建立在單層石墨烯上的OLED獲得更高的功率效率。 劍橋大學開發的新的轉移技術使得OLED可以被制造,其中就可使用石墨烯作為氧化銦錫(ITO)透明導電電極的替代物。這些OLED是與Fraunhofer COMEDD(德國德累斯頓)合作制造的,該公司是專業從事有機電子學研究項目的合作伙伴。
Whelan解釋說:”下一步的工作重點是提高轉移的石墨烯層的電導率,從而提高OLED的功率效率。我們規劃了兩個可能的路線:一、我們可以堆疊多個石墨烯層。二、我們可以化學摻雜石墨烯,也就是說我們可以引入影響電性能的雜質。這樣可以使石墨烯與ITO更具競爭力。
經丹麥技術大學博士組談論,通過所謂的太赫茲光譜法,快速的與非接觸測量技術進行映射。雖然這容易使得結果受不同摻雜方法的測試的影響。
研究由丹麥創新基金資助的DA-GATE(丹麥石墨烯應用,技術與工程聯盟)項目和由歐盟FP7資助的GLADIATOR(石墨烯層:生產,表征和整合)項目共同進行。
“將來,我們希望石墨烯可以成為柔性電子電極的標準材料,例如:用于制造可彎曲的屏幕。Whelan說:”預計在未來幾年,可穿戴電子產品和電子紡織品的市場將會增長。因為其具有靈活性,導電性和重量輕等優點,所以石墨烯很可能會在這些產品中發揮作用。
研究由丹麥創新基金資助的DA-GATE(丹麥石墨烯應用,技術與工程聯盟)項目和由歐盟FP7資助的GLADIATOR(石墨烯層:生產,表征和整合)項目共同進行。
責任編輯:殷鵬飛
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