【儀表網(wǎng) 儀表上游】大面積石墨烯薄膜在柔性有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)、有機(jī)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。中科院則在大面積石墨烯的潔凈、無損轉(zhuǎn)移方面的研究取得了重要成果。
 

　　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(qiáng)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(dá)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(jī)太陽能電池的活性面積則小于0.6平方厘米。
 

　　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(jìn)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(jī)溶劑，與石墨烯的相互作用弱得多，而且可以形成足夠強(qiáng)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(yuǎn)優(yōu)于以 PMMA 轉(zhuǎn)移的樣品。單層石墨烯薄膜的大表面粗糙度僅為15納米，透光性高達(dá)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(dá)56平方厘米的4英寸石墨烯基柔性 OLED 原型器件，其亮度高達(dá)10,000 cd m-2，已達(dá)到照明和顯示的實用要求，并且數(shù)次彎折后性能不衰減。
 

　　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(jìn)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。
 

 

　　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

 

 

　　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 OLED 器件

 

　　(原文標(biāo)題：石墨烯的潔凈無損轉(zhuǎn)移及柔性O(shè)LED應(yīng)用研究獲進(jìn)展)