石墨烯的潔凈無損轉(zhuǎn)移及柔性O(shè)LED應(yīng)用研究獲進展

發(fā)布:cyqdesign 2017-03-03 12:42 閱讀:1663
化學(xué)氣相沉積(CVD)方法制備的大面積石墨烯薄膜在柔性有機發(fā)光二極管(OLED)、有機太陽能電池等薄膜光電器件領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景,而其潔凈、無損轉(zhuǎn)移是實現(xiàn)上述應(yīng)用的關(guān)鍵。雖然目前發(fā)展了多種以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)為代表的高分子作為轉(zhuǎn)移介質(zhì)的轉(zhuǎn)移方法,但高分子與石墨烯間的相互作用較強且不易在溶劑中溶解,導(dǎo)致轉(zhuǎn)移后的石墨烯表面有大量的高分子殘留和破損,不僅降低了石墨烯的光電性能,還極大地增加了石墨烯的表面粗糙度,如PMMA轉(zhuǎn)移后單層石墨烯的表面粗糙度可達數(shù)百納米。因而,以此作為透明電極制備的薄膜器件易發(fā)生短路、效率低,大面積器件的制備尤為困難。目前已報道的采用石墨烯作為透明電極的OLED器件的發(fā)光面積大多小于1平方厘米,而有機太陽能電池的活性面積則小于0.6平方厘米。 *A GC[w}/  
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  最近,中國科學(xué)院金屬研究所沈陽材料科學(xué)國家(聯(lián)合)實驗室先進炭材料研究部石墨烯研究組發(fā)展了一種以小分子松香作為轉(zhuǎn)移介質(zhì)的轉(zhuǎn)移方法,實現(xiàn)了大面積石墨烯的潔凈、無損轉(zhuǎn)移。相比于傳統(tǒng)使用的PMMA等高分子轉(zhuǎn)移介質(zhì),小分子松香樹脂不僅易溶于多種有機溶劑,與石墨烯的相互作用弱得多,而且可以形成足夠強度的薄膜以起到在轉(zhuǎn)移過程中支撐石墨烯的作用。研究發(fā)現(xiàn),以松香轉(zhuǎn)移的石墨烯薄膜在表面粗糙度、結(jié)構(gòu)完整性、光電性能及其均一性等方面均遠優(yōu)于以PMMA轉(zhuǎn)移的樣品。單層石墨烯薄膜的最大表面粗糙度僅為15納米,透光性高達97.4%,在大面積范圍內(nèi)其面電阻的變化小于1%。多次轉(zhuǎn)移后得到的5層石墨烯薄膜的導(dǎo)電性得到了極大的提高,但其最大表面粗糙度也僅為35納米。在此基礎(chǔ)上,他們與中科院長春應(yīng)用化學(xué)研究所馬東閣研究組的研究人員合作,以這種表面潔凈、結(jié)構(gòu)完整、粗糙度極低的石墨烯作為透明電極,制備出發(fā)光均勻、面積達56平方厘米的4英寸石墨烯基柔性O(shè)LED原型器件,其亮度高達10,000 cd m-2,已達到照明和顯示的實用要求,并且數(shù)次彎折后性能不衰減。 ^gH.5L0]gH  
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  上述結(jié)果為CVD方法制備的石墨烯等二維材料的潔凈無損轉(zhuǎn)移提供了一個通用策略,對促進其在大面積電子、光電等器件中的應(yīng)用具有重要意義。該成果得到了科技部重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金委杰出青年基金、重大項目、創(chuàng)新群體以及中科院重點部署項目等的資助,于2月24日在《自然-通訊》上在線發(fā)表(Nature Communications, DOI: 10.1038/NCOMMS14560, 2017)。 vjZX8KAiZ  
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圖1.以松香作為轉(zhuǎn)移介質(zhì)制備的潔凈、無損的大面積石墨烯薄膜 jLD=EJ  
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圖2.以松香轉(zhuǎn)移的石墨烯薄膜作為透明電極制備的大面積柔性O(shè)LED器件
關(guān)鍵詞: 石墨烯OLED
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