Graphene - El Substrato para la Electrónica Plástica

por Profesor Kian Ping Loh

Silbido De Bala Loh, Departamento de Profesor Kian de la Química, Universidad Nacional de Singapur
Autor Correspondiente: chmlohkp@nus.edu.sg

Los electrodos Transparentes y de conductos son necesarios para las aplicaciones en plataforma de las células solares y de la conversión de energía como partir del agua. Hasta la fecha, no hay muchos tipos de electrodos transparentes y de conductos que se puedan producir en masa barato. Disponibles en el mercado están los materiales del electrodo como el Óxido del Estaño del Indio (ITO) y el óxido dopado Flúor del estaño. La fuente que disminuye de indio y de su precio creciente motiva al científico para explorar para un material alternativo del electrodo. Por Otra Parte, ITO es frágil y puede ni ser utilizado en electrónica flexible ni ser tramitado térmicamente en la temperatura alta.

Un tipo suave material de la membrana que es mecánicamente resistente y flexible es necesario. Graphene es un de una sola capa de la hoja del carbón con los átomos de carbón interconectados en una red cristalina del panal. Resulta que altamente conducto, las películas ultrafinas del graphene pueden ser un buen reemplazo para ITO en toda la electrónica flexible carbón-basada debido a su diapositiva y naturaleza flexible.

Graphene ha sido extensivamente estudiado debido a sus propiedades electrónicas y mecánicas únicas así como a su papel con impaciencia proyectado en la revolución tecnológica del poste CMOS del todo-carbón.1-3 Su (2.a) estructura aromática bidimensional así como su alta conductividad, diapositiva, fuerza mecánica y la adaptabilidad de la hoja, comunica grandes ventajas en graphene como material del candidato para el revelado de la “electrónica plástica.”

En principio el costo no debe ser un tema importante para la producción de graphene puesto que puede ser producido por la deposición de vapor químico (CVD) usando el metano como la alimentación del gas, diluida en hidrógeno o argón.4,5 El incremento y la lista de la Área extensa para laminar el tramitación del graphene ahora está entrando en la primera fase de producción comercial. las películas CVD-depositadas del graphene se pueden transferir sobre el cristal para generar una nueva generación de electrodos transparentes y de conductos. Debido a sus características flexibles y sensibles, membrana del graphene puede ser utilizado en paneles de la pantalla táctil de handphones.

Recientemente, Profesor Kian Ping Loh y sus colegas en el Departamento de la Química, Universidad de Singapur fabricaron la área extensa, contínua Nacionales, las películas de múltiples capas altamente transparentes y de conductos del graphene con la resistencia de hoja de 200 ¦¸/square por método de la deposición de vapor (CVD) químico.6 La película crecida CVD del graphene se puede transferir fácilmente sobre el cristal usando la aproximación del sello del polydimethylsiloxane (PDMS) y fue utilizada como el ánodo para la aplicación en células fotovoltaicas orgánicas.

El Cuadro 1. graphene depositado CVD se puede utilizar como ánodo transparente en la célula solar orgánica, ofreciendo la ventaja de la adaptabilidad, la diapositiva y la alta conductividad eléctrica.

Después de la modificación no-covalente con una molécula orgánica conocida como éster ácido buanoic del succidymidyl del pireno (PBASE), la eficiencia de conversión de potencia (PCE) de las células solares orgánicas crecientes a partir de la 0,21% de las películas sin modificar hasta el 1.71%. Este funcionamiento corresponde al ~ el 55.2% del PCE de un dispositivo idéntico hecho con el ánodo del óxido del estaño (ITO) del indio, e.g., ITO/PEDOT-PSS/P3HT/PCBM/Al (el PCE=3.1%). Esto que encuentra pavimenta la manera para la substitución del ánodo de ITO con la película del graphene del bajo costo en dispositivos fotovoltaicos y electroluminiscentes.

Además de la deposición de vapor químico del graphene, los derivados del graphene pueden también solución-ser tramitados.7,8 Los Químicos utilizaron generalmente el formulario oxidado del graphene, conocido como óxido del graphene, 7 o generan el graphene del grafito usando métodos de la intercalación/de la exfoliación. Estos derivados del graphene muestran solubilidad amplia en un rango de disolventes dependiendo de sus métodos de la preparación. El tramitación de la Solución permite que el graphene sea barrena recubierta o la inyección de tinta impresa en cualquier substrato, ésta es muy útil para desarrollar el circuito flexible de la electrónica del todo-carbón en los substratos flexibles.

El Silbido De Bala Loh de Profesor Kian y sus colegas han desarrollado la alta movilidad, circuito imprimible del carbón usando graphene solución-tramitado recientemente.9 Tal tipo de electrónica basada todo-carbón se puede tramitar térmicamente en la temperatura de hasta el ãC 1000 del ¡en vacío o ambientes no-oxidantes. La solución-procesabilidad de los derivados del graphene permite la fabricación de los compuestos inorgánicos-graphene u orgánicos-graphene10 que se lograrán fácilmente usando métodos mojados de la química.

Los materiales híbridos de Graphene, e.g graphene recubierto por los puntos del quantum o los tintes infrarrojos, deben demostrar funcionamiento aumentado en photovoltaics. El aumento de la generación photocurrent se presenta de la disociación eficiente del excitón en el tinte graphene-orgánico o el interfaz graphene-inorgánico del semiconductor, así como del aumento en la anchura de banda espectral de la amortiguación debido a la conjugación extendida presente en graphene.

Acuse De Recibo

La concesión “Graphene de NRF-CRP Relacionó los Materiales y los Dispositivos, R-143-000-360-281


Referencias

1. Geim, A.K.; Novoselov, K.S. Nat. Mater. 6, 183 (2007).
2. Novoselov, K.S.; Geim, A.K.; Morozov, 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.; Nacional. 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, Naturaleza 457, 760 (2009).
5. Xuesong Li, Weiwei Cai, Jinho, Seyoung Kim, Junghyo Nah, Dongxing Yang, Richard Piner, 1 Aruna Velamakanni, Inhwa Jung, Manuel Tutuc, Sanjay K. Banerjee, Luigi Colombo, Rodney S. Ruoff, Ciencia, 2009, 324, 1312.
6. Yu Wang, Xiaohong Chen, Yulin Zhong, Furong Zhu y Silbido De Bala Loh, Appl de Kian. Phys. Letts. 95, 063302 (2009)
7. Daniel R. Dreyer, Parque de Sungjin, Christopher W. Bielawski y Rodney S. Ruoff, Chem. Soc. Rev., 39, 228 (2010)
8. Goki Eda, Juan Fanchini, y Manish Chhowalla, Nanotecnología 3 270-274 de la Naturaleza (2008).
9. Wang SA, ANG PK, Wang ZQ, Silbido De Bala Loh, Lett Nano de Kian., 10, 92 (2010).
10. El ¹ de Xuan Wang, de Linjie Zhi, y de Klaus M¨ llen, Lett Nano., 8, 333 (2008)

Derechos De Autor AZoNano.com, Profesor Kian Ping Loh (Universidad Nacional de Singapur)

Date Added: May 10, 2010 | Updated: Aug 6, 2014

Last Update: 6. August 2014 08:02

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