Graphene - Le Substrat pour l'Électronique En Plastique

par Professeur Kian Ping Loh

Cinglement Loh, Département de Chimie, Université Nationale de Professeur Kian de Singapour
Auteur Correspondant : chmlohkp@nus.edu.sg

Les électrodes Transparentes et conduisantes sont nécessaires pour des applications dans la plate-forme de piles solaires et de conversion d'énergie comme se diviser de l'eau. Jusqu'à présent, il n'y a pas beaucoup de types d'électrodes transparentes et conduisantes qui peuvent être produites en série à bon marché. Disponibles sur le marché sont les matériaux d'électrode comme l'Oxyde de Bidon d'Indium (ITO) et l'oxyde dopé par Fluor de bidon. L'alimentation de diminution en indium et son coût croissant motive le scientifique pour rechercher un matériau alternatif d'électrode. D'ailleurs, ITO n'est fragile et peut ni être utilisé dans l'électronique flexible ni être thermiquement traité à la température élevée.

Un type mou matériau de membrane qui est mécaniquement dur et flexible est nécessaire. Graphene est un à une seule couche de la feuille de carbone avec les atomes de carbone interconnectés dans un réseau cristallin de nid d'abeilles. Il s'avère qu'hautement conduisant, les films ultra-minces de graphene peuvent être un bon substitut pour ITO dans toute l'électronique flexible carbone-basée à cause de sa transparence et nature flexible.

Graphene a été dû considérable étudié à ses seules propriétés électroniques et mécaniques ainsi qu'à son rôle ardemment projeté dans la révolution technologique du poteau CMOS de tout-carbone.1-3 Sa (2D) structure aromatique bidimensionnelle de feuille ainsi que sa conductivité élevée, transparence, force mécanique et souplesse, transmet des avantages grands sur le graphene comme matériau de candidat pour le développement « de l'électronique en plastique. »

En principe le coût ne devrait pas être un problème majeur pour la production du graphene puisqu'il peut être produit par la déposition en phase vapeur (CVD) utilisant le méthane comme alimentation de gaz, diluée en hydrogène ou argon.4,5 L'accroissement et le rouleau de Vaste zone pour rouler le traitement du graphene entre maintenant dans la première phase de production commerciale. des films CVD-déposés de graphene peuvent être transférés sur la glace pour produire d'un rétablissement neuf des électrodes transparentes et conduisantes. En Raison de ses caractéristiques flexibles et sensibles, membrane de graphene peut être utilisé dans des Commissions d'écran tactile des handphones.

Récent, Professeur Kian Ping Loh et ses collègues au Département de Chimie, Université de Singapour ont fabriqué la vaste zone, continue Nationaux, les films multicouche hautement transparents et conduisants de graphene avec la résistance de feuille de 200 ¦¸/square par la méthode de déposition en phase vapeur (CVD).6 Le film de graphene développé par CVD peut être promptement transféré sur la glace utilisant l'élan d'estampille du polydimethylsiloxane (PDMS) et a été utilisé comme anode pour l'application en cellules photovoltaïques organiques.

Le Schéma 1. graphene déposé par CVD peut être utilisé en tant qu'anode transparente en pile solaire organique, offrant l'avantage de la souplesse, la transparence et la conductivité électrique élevée.

Après modification non-covalente avec une molécule organique connue sous le nom d'ester acide buanoic de succidymidyl de pyrène (PBASE), l'efficience de conversion de puissance (PCE) des piles solaires organiques accrues de 0,21% des films non modifiés à 1.71 %. Cette performance correspond au ~ 55.2 % du PCE d'un dispositif identique effectué à l'anode d'oxyde de bidon (ITO) d'indium, par exemple, ITO/PEDOT-PSS/P3HT/PCBM/Al (PCE=3.1%). Ceci qui trouve prépare le terrain pour le remplacement de l'anode d'ITO avec le film de graphene de coût bas dans des dispositifs photovoltaïques et électro-luminescents.

Sans Compter Que la déposition en phase vapeur du graphene, des dérivés de graphene peuvent également solution-être traités.7,8 Les Pharmaciens ont habituellement utilisé la forme oxydée du graphene, connue sous le nom d'oxyde de graphene, 7 ou produisent du graphene du graphite suivre des méthodes d'intercalation/exfoliation. Ces dérivés de graphene affichent la solubilité étendue dans un domaine des solvants selon leurs méthodes de préparation. Le traitement de Solution permet au graphene d'être rotation vêtue ou le jet d'encre estampé sur tous les substrats, ceci est très utile pour développer le circuit flexible de l'électronique de tout-carbone sur les substrats flexibles.

Le Cinglement Loh de Professeur Kian et ses collègues ont développé la mobilité élevée, circuit imprimable de carbone utilisant le graphene solution-traité récent.9 Un Tel type d'électronique basée de tout-carbone peut être thermiquement traité à température élevée aussi que le ãC 1000 de ¡ dans l'aspirateur ou les environnements de non-oxydation. La solution-possibilité de traitement des dérivés de graphene permet la fabrication des composés minéraux-graphene ou organiques-graphene10 à réaliser promptement suivre des méthodes mouillées de chimie.

Les matériaux hybrides de Graphene, par exemple graphene vêtu par des points de tranche de temps ou des teintures infrarouges, devraient expliquer la performance améliorée dans le photovoltaics. L'amélioration du rétablissement photocurrent résulte de la dissociation efficace de l'exciton à la teinture graphene-organique ou à la surface adjacente graphene-minérale de semi-conducteur, ainsi que de l'augmentation de la largeur de bande spectrale d'absorption due à la conjugaison étendue actuelle dans le graphene.

Remerciement

La concession « Graphene de NRF-CRP A Associé les Matériaux et les Dispositifs, R-143-000-360-281


Références

1. Geim, A.K. ; Novoselov, K.S. Nat. Mère. 6, 183 (2007).
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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, Nature 457, 760 (2009).
5. Xuesong Li, Weiwei Eao, Jinho, Seyoung Kim, Junghyo Nah, Dongxing Yang, Richard Piner, 1 Aruna Velamakanni, Inhwa Jung, Emanuel Tutuc, Sanjay K. Banerjee, Luigi Colombo, Rodney S. Ruoff, la Science, 2009, 324, 1312.
6. Yu Wang, Xiaohong Chen, Yulin Zhong, Furong Zhu et Cinglement Loh, APPL de Kian. Phys. Letts. 95, 063302 (2009)
7. Daniel R. Dreyer, Parc de Sungjin, Christopher W. Bielawski et Rodney S. Ruoff, Chem. Soc. Rev., 39, 228 (2010)
8. Goki Eda, Giovanni Fanchini, et Manish Chhowalla, Nanotechnologie 3 270-274 de Nature (2008).
9. Wang SA, ANG PK, Wang ZQ, Cinglement Loh, Lett Nano de Kian., 10, 92 (2010).
10. Le ¹ de Xuan Wang, de Linjie Zhi, et de Klaus M¨ llen, Lett Nano., 8, 333 (2008)

Droit d'auteur AZoNano.com, Professeur Kian Ping Loh (Université Nationale de Singapour)

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

Last Update: 6. August 2014 07:59

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