Graphene - die Substratfläche für PlastikElektronik

durch Professor Kian Ping Loh

Professor Kian Klingeln Loh, Abteilung von Chemie, Nationale Universität von Singapur
Entsprechender Autor: chmlohkp@nus.edu.sg

Transparente und Leitelektroden sind für Anwendungen in der Solarzellen- und Energieumwandlungsplattform wie der Wasserverbindungsaufspaltung erforderlich. Bis jetzt, gibt es nicht viele Baumuster transparente und Leitelektroden, die billig in Serienfertigung hergestellt werden können. Auf dem Markt sind Elektrodenmaterialien wie Indium-Zinn-Oxid und (ITO) Fluor lackiertes Zinnoxid Erhältlich. Das abnehmende Angebot des Indiums und seiner steigenden Kosten motiviert Wissenschaftler, um nach einem alternativen Elektrodenmaterial zu suchen. Außerdem ist ITO zerbrechlich und kann weder in der flexiblen Elektronik verwendet werden noch an der hohen Temperatur thermisch aufbereitet werden.

Ein weiches Membranbaumuster Material, das mechanisch stark und flexibel ist, ist erforderlich. Graphene ist des Kohlenstoffblattes mit den Kohlenstoffatomen ein einlagiges, die in einem kristallenen Bienenwabennetz untereinander verbunden werden. Es fällt aus, das in hohem Grade leitend, ultradünne graphene Filme ein guter Ersatz für ITO in aller Kohlenstoff-basierten flexiblen Elektronik sein können wegen seiner Transparenz und flexiblen Natur.

Graphene hat weitgehend an seinen eindeutigen elektronischen und mechanischen Eigenschaften sowie an seiner begeistert vorgestandenen Rolle in der technologischen Drehbewegung Gesamtkohlenstoff Posten CMOS studiertes gelegen.1-3 Seine zweidimensionale (2D) aromatische Blattzelle sowie seine hohe Leitfähigkeit, Transparenz, mechanische Festigkeit und Flexibilität, teilt große Vorteile auf graphene als Bewerbermaterial für die Entwicklung von „Plastikelektronik.“ zu

Prinzipiell sollten Kosten kein wichtiges Thema für die Produktion von graphene sein, da sie durch chemisches Bedampfen unter Verwendung des Methans (CVD) als die Gaszufuhr produziert werden kann, verdünnt worden im Wasserstoff oder im Argon.4,5 Das Wachstum und Rolle des Großen Gebiets, zum des Aufbereitens von graphene zu rollen nimmt jetzt an der ersten Phase der wirtschaftlich lohnenden Produktion teil. CVD-abgegebene graphene Filme können auf Glas übertragen werden, um eine neue Generation von transparenten und Leitelektroden zu erzeugen. Wegen seiner flexiblen und empfindlichen Eigenschaften, graphene Membran kann in Touch Screen Panels von handphones verwendet werden.

Vor Kurzem fabrizierten Professor Kian Ping Loh und seine Kollegen an der Abteilung von Chemie, Nationale Universität von Singapur das große Gebiet, kontinuierlich, in hohem Grade transparente und mehrschichtige graphene Leitfilme mit Schichtwiderstand von 200 ¦¸/square durch chemische Bedampfen (CVD)methode.6 Der CVD gewachsene graphene Film kann auf Glas unter Verwendung polydimethylsiloxane (PDMS) betriebsbereit übertragen werden des Stempelanfluges und wurde als die Anode für Anwendung in den organischen Solarzellen verwendet.

Abbildung 1. CVD abgegebenes graphene kann als transparente Anode in der organischen Solarzelle verwendet werden und den Vorteil der Flexibilität, Transparenz und hohe elektrische Leitfähigkeit anbieten.

Nach nicht-kovalenter Modifikation mit einem organischen Molekül bekannt als Pyren buanoic saurer succidymidyl Ester (PBASE), die Energieaufbereitungs-Leistungsfähigkeit (PCE) der organischen Solarzellen erhöht von 0,21% der unveränderten Filme bis 1.71%. Diese Leistung entspricht ~ 55.2% des PCE einer identischen Einheit, die mit Indiumzinn-Oxidanode (ITO) z.B. ITO/PEDOT-PSS/P3HT/PCBM/Al (PCE=3.1%) hergestellt wird. Findenes Dieses ebnet die Methode für die Substitution der ITO-Anode mit niedrige Kosten graphene Film in den photo-voltaischen und Leuchteinheiten.

Außer chemischem Bedampfen von graphene, können graphene Derivate auch Lösung-aufbereitet werden.7,8 Chemiker verwendeten normalerweise das oxidierte Formular von graphene, bekannt als graphene Oxid7 oder erzeugen graphene vom Graphit unter Verwendung der Einschiebungs-/Abblätterungsmethoden. Diese graphene Derivate zeigen weit reichende Löslichkeit in einer Reichweite der Lösungsmittel abhängig von ihren Vorbereitungsmethoden. Das Lösungsaufbereiten lässt graphene die Drehbeschleunigung sein, die beschichtet wird, oder der Tintenstrahl, der auf allen möglichen Substratflächen gedruckt wird, dieser ist für das Entwickeln der flexiblen Gesamtkohlenstoff Elektronikschaltung auf flexiblen Substratflächen sehr nützlich.

Professor Kian Klingeln Loh und seine Kollegen haben hohe Mobilität, bedruckbare Kohlenstoffschaltung unter Verwendung des Lösung-aufbereiteten graphene vor kurzem entwickelt.9 Solches Baumuster Gesamtkohlenstoff basierte Elektronik kann bei der Temperatur wie ¡ ãC 1000 im Vakuum oder in nicht-Oxydierungsumgebungen thermisch so hoch aufbereitet werden. Die Lösungherstellbarkeit von graphene Derivaten erlaubt die Fälschung von den anorganischen-graphene oder organischen-graphene unter Verwendung10 der nassen Chemiemethoden betriebsbereit erzielt zu werden Zusammensetzungen.

Hybride Materialien Graphene, das z.B. graphene, das durch Quantumspunkte oder Infrarotfarben beschichtet wird, sollten erhöhte Leistung im photovoltaics zeigen. Die Verbesserung der photocurrent Generation ergibt sich aus der effizienten Auflösung von Exciton an der graphene-organischen Farbe oder graphene-anorganischen an der Halbleiterschnittstelle, sowie der Zunahme der Spektralabsorptionsbandweite wegen der erweiterten Konjugation, die im graphene vorhanden ist.

Quittung

NRF-CRP Bewilligung „Graphene Stand Materialien und Einheiten, R-143-000-360-281 in Verbindung


Bezüge

1. Geim, A.K.; Novoselov, K.S. Nat. Mater. 6, 183 (2007).
2. Novoselov, K.S.; Geim, A.K.; Morosow, S.V.; Jiang, D.; Zhang, Y.; Dubonos, S.V.; Grigorieva, I.V.; Firsov, A.A. Science, 306, 666(2004).
3. Rycerz, A.; Tworzydlo, K.J.; Beenakker, C.W.J.; National. Phys. 3, 172-175 (2007).
4. K.S. Kim, Y. Zhao, H. Jang, S.Y. Lee, J.M. Kim, Kwang, S. Kim, J.H. Ahn, P. Kim, J.Y. Choi, B.H. Hong, Natur 457, 760 (2009).
5. Xuesong Li, Weiwei Cai, Jinho, Seyoung Kim, Junghyo Nah, Dongxing Yang, Richard Piner, 1 Aruna Velamakanni, Inhwa Jung, Emanuel Tutuc, Sanjay K. Banerjee, Luigi Colombo, Rodney S. Ruoff, Wissenschaft, 2009, 324, 1312.
6. Yu Wang, Xiaohong Chen, Yulin Zhong, Furong Zhu und Kian-Klingeln Loh, Appl. Phys. Letts. 95, 063302 (2009)
7. Daniel R. Dreyer, Sungjin-Park, Christopher W. Bielawski und Rodney S. Ruoff, Chem. Soc. Rev., 39, 228 (2010)
8. Goki Eda, Giovanni Fanchini und Manish Chhowalla, Natur-Nanotechnologie 3 270-274 (2008).
9. Wang SA, ANG PK, Wang ZQ, Kian-Klingeln Loh, Nano--Lett., 10, 92 (2010).
10. ¹ Xuan Wang, Linjie Zhi und Klaus M¨ llen, Nano--Lett., 8, 333 (2008)

Copyright AZoNano.com, Professor Kian Ping Loh (Nationale Universität von Singapur)

Date Added: May 10, 2010 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 14. June 2013 01:24

Ask A Question

Do you have a question you'd like to ask regarding this article?

Leave your feedback
Submit