Graphene - A Carcaça para a Eletrônica Plástica

pelo Professor Kian Sibilar Loh

Sibilo Loh do Professor Kian, Departamento de Química, Universidade Nacional de Singapura
Autor Correspondente: chmlohkp@nus.edu.sg

Os eléctrodos Transparentes e conduzindo são necessários para aplicações nas células solares e na plataforma da conversão de energia como a rachadura da água. Até agora, não há muitos tipos de eléctrodos transparentes e conduzindo que podem ser mass produced barata. Disponíveis no mercado estão os materiais do eléctrodo como o Óxido do Estanho do Índio (ITO) e o óxido lubrificado Flúor do estanho. A fonte de diminuição do índio e do seu aumento do custo motiva o cientista para procurarar por um material alternativo do eléctrodo. Além Disso, ITO é frágil e pode nem ser usado na eletrônica flexível nem tèrmica ser processado na alta temperatura.

Um tipo macio material da membrana que seja mecanicamente resistente e flexível é necessário. Graphene é uma única camada de folha do carbono com os átomos de carbono interconectados em uma rede cristalina do favo de mel. Despeja que altamente conduzindo, os filmes ultrathin do graphene podem ser um bom substituto para ITO em toda a eletrônica flexível carbono-baseada devido a suas transparência e natureza flexível.

Graphene foi extensivamente estudado devido a suas propriedades eletrônicas e mecânicas originais assim como a seu papel ansiosamente projetado na revolução tecnologico do CMOS do cargo do todo-carbono.1-3 Sua (2D) estrutura aromática bidimensional da folha assim como sua condutibilidade alta, transparência, força mecânica e a flexibilidade, dão grandes vantagens no graphene como um material do candidato para a revelação “da eletrônica plástica.”

Em princípio o custo não deve ser um tema importante para a produção de graphene desde que pode ser produzido pelo depósito de vapor químico (CVD) usando o metano como a alimentação do gás, diluída no hidrogênio ou no argônio.4,5 O crescimento e o rolo da Grande área para rolar o processamento do graphene estão participando agora na primeira fase de produção comercial. os filmes CVD-depositados do graphene podem ser transferidos no vidro para gerar uma nova geração de eléctrodos transparentes e conduzindo. Devido a suas características flexíveis e sensíveis, membrana do graphene pode ser usado nos painéis da tela de toque dos handphones.

Recentemente, o Professor Kian Sibilar Loh e seus colegas no Departamento de Química, Universidade de Singapura fabricaram a grande área, contínua Nacionais, filmes multilayer altamente transparentes e conduzindo do graphene com resistência de folha de 200 ¦¸/square pelo método do depósito de vapor (CVD) químico.6 O filme crescido CVD do graphene pode prontamente ser transferido no vidro usando a aproximação do selo do polydimethylsiloxane (PDMS) e foi usado como o ânodo para a aplicação em pilhas fotovoltaicos orgânicas.

A Figura 1. graphene depositado CVD pode ser usada como o ânodo transparente na célula solar orgânica, oferecendo a vantagem da flexibilidade, a transparência e a condutibilidade elétrica alta.

Após a alteração não-covalent com uma molécula orgânica conhecida como o éster ácido buanoic do succidymidyl do pireno (PBASE), a eficiência de conversão da potência (PCE) das células solares orgânicas aumentadas de 0,21% dos filmes unmodified a 1.71%. Este desempenho corresponde ao ~ 55.2% do PCE de um dispositivo idêntico feito com o ânodo do óxido do estanho (ITO) do índio, por exemplo, ITO/PEDOT-PSS/P3HT/PCBM/Al (PCE=3.1%). Isto que encontra pavimenta a maneira para a substituição do ânodo de ITO com o filme do graphene do baixo custo em dispositivos fotovoltaicos e eletroluminescentes.

Além do depósito de vapor químico do graphene, os derivados do graphene podem igualmente solução-ser processados.7,8 Os Químicos usaram geralmente o formulário oxidado do graphene, conhecido como o óxido do graphene, 7 ou geram o graphene da grafite usando métodos da intercalação/esfoliação. Estes derivados do graphene mostram a solubilidade ampla em uma escala dos solventes segundo seus métodos da preparação. O processamento da Solução permite que o graphene seja rotação revestida ou o Inkjet impresso em todas as carcaças, este é muito útil para desenvolver o circuito flexível da eletrônica do todo-carbono em carcaças flexíveis.

O Sibilo Loh do Professor Kian e seus colegas desenvolveram a mobilidade alta, circuito imprimível do carbono usando o graphene solução-processado recentemente.9 Tal tipo de eletrônica baseada todo-carbono pode tèrmica ser processado na temperatura tão altamente quanto o ãC 1000 do ¡ no vácuo ou em ambientes deoxidação. O solução-processability de derivados do graphene permite a fabricação dos compostos inorgánicos-graphene ou orgânicos-graphene10 a ser conseguidos prontamente usando métodos molhados da química.

Os materiais híbridos de Graphene, por exemplo graphene revestido por pontos do quantum ou por tinturas infravermelhas, devem demonstrar o desempenho aumentado no photovoltaics. O realce da geração photocurrent elevara da dissociação eficiente do exciton na tintura graphene-orgânica ou na relação graphene-inorgánica do semicondutor, assim como do aumento na largura de faixa espectral da absorção devido à conjugação prolongada actual no graphene.

Reconhecimento

A concessão “Graphene de NRF-CRP Relacionou os Materiais e os Dispositivos, R-143-000-360-281


Referências

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. Ciência, 306, 666(2004).
3. Rycerz, A.; Tworzydlo, K.J.; Beenakker, C.W.J.; Nat. 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, Natureza 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, Ciência, 2009, 324, 1312.
6. Yu Wang, Xiaohong Chen, Yulin Zhong, Furong Zhu e Sibilo Loh de Kian, Appl. Phys. Letts. 95, 063302 (2009)
7. Daniel R. Dreyer, Parque de Sungjin, Christopher W. Bielawski e Rodney S. Ruoff, Chem. Soc. Rev., 39, 228 (2010)
8. Goki Eda, Giovanni Fanchini, e Manish Chhowalla, Nanotecnologia 3 270-274 da Natureza (2008).
9. Wang SA, ANG PK, Wang ZQ, Sibilo Loh de Kian, Lett Nano., 10, 92 (2010).
10. O ¹ de Xuan Wang, de Linjie Zhi, e de Klaus M¨ llen, Lett Nano., 8, 333 (2008)

Copyright AZoNano.com, Professor Kian Sibilar Loh (Universidade Nacional de Singapura)

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

Last Update: 6. August 2014 08:01

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