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工程奇迹--石墨烯作为电极材料用于电子设备
2017-05-12 09:28:01 作者:本网整理 来源:材料科技在线

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   石墨烯在电子工业中具有极大的发展前景,特别是作为有机发光二极管(OLED)、太阳能电池和可穿戴电子产品的透明导电的电极材料。

 

  自2004年二维材料石墨烯第一次被发现和表征以来,引起了人们的广泛关注。博士生Patrick Whelan解释说:“石墨烯所具备的非凡特性令人惊讶,它是一种机械强度高、透明度高的化合物,可用于制作灵活可折、高效的热电导体。”

 

  丹麦科技大学纳米技术小组的研究人员与工业界和学术界合作,利用石墨烯的非凡特性有提高光电子器件节能性能的可能性。

 

  通过化学气相沉积法,在铜催化剂上制造大面积的石墨烯技术已经达到了工业的成熟程度。为了将石墨烯整合到器件中,必须先将其从催化剂转移到合适的目标衬底上,例如玻璃等。但不能在石墨烯层中引入任何缺陷。Whelan说:“我的博士课程的重点是开发新的转移技术。我们希望能开发出不损害石墨烯层的方法,并且这种方法对铜基材也不能有损害。”

 

  丹麦科技大学的纳米技术小组,已经开发了一种能够实时精确监测石墨烯与铜催化剂脱耦的方法。该方法基于所谓的拉曼光谱(石墨烯界面的标准表征工具)。Whelan解释说,“使用新的方法,我们可以检测到石墨烯是否完全与铜催化剂分离,因此我们已经能够通过机械剥离法从直径为12英寸的铜薄膜上转移石墨烯。

 

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  惠兰的研究是涉及多个工业和学术合作伙伴的两个较大的研究项目的一部分。其中一个合作伙伴是剑桥大学的,并且其中有惠兰的外援。剑桥建立一种新的转移方法,通过在石墨烯和铜之间插入基本溶液,石墨烯就能从铜基底释放。与标准转移技术相比,通过该方法转移的石墨烯的电性能是令人满意的。

 

  现在,作透明导电电极,ITO是最常用的材料。然而,与基于ITO的OLED相比,研究人员能够从建立在单层石墨烯上的OLED获得更高的功率效率。 剑桥大学开发的新的转移技术使得OLED可以被制造,其中就可使用石墨烯作为氧化铟锡(ITO)透明导电电极的替代物。这些OLED是与Fraunhofer COMEDD(德国德累斯顿)合作制造的,该公司是专业从事有机电子学研究项目的合作伙伴。

 

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  Whelan解释说:”下一步的工作重点是提高转移的石墨烯层的电导率,从而提高OLED的功率效率。我们规划了两个可能的路线:一、我们可以堆叠多个石墨烯层。二、我们可以化学掺杂石墨烯,也就是说我们可以引入影响电性能的杂质。这样可以使石墨烯与ITO更具竞争力。

 

  经丹麦技术大学博士组谈论,通过所谓的太赫兹光谱法,快速的与非接触测量技术进行映射。虽然这容易使得结果受不同掺杂方法的测试的影响。

 

  研究由丹麦创新基金资助的DA-GATE(丹麦石墨烯应用,技术与工程联盟)项目和由欧盟FP7资助的GLADIATOR(石墨烯层:生产,表征和整合)项目共同进行。

 

  “将来,我们希望石墨烯可以成为柔性电子电极的标准材料,例如:用于制造可弯曲的屏幕。Whelan说:”预计在未来几年,可穿戴电子产品和电子纺织品的市场将会增长。因为其具有灵活性,导电性和重量轻等优点,所以石墨烯很可能会在这些产品中发挥作用。

 

  研究由丹麦创新基金资助的DA-GATE(丹麦石墨烯应用,技术与工程联盟)项目和由欧盟FP7资助的GLADIATOR(石墨烯层:生产,表征和整合)项目共同进行。

 

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