專利名稱：具有永久偶極層的透明石墨烯導體的制作方法
技術領域：
本發(fā)明通常涉及一種透明導體及制造透明導體的方法。本發(fā)明特別涉及但不僅限于一種以石墨烯-永久偶極層混合結構為基礎的透明導體及其制造方法。
背景技術：
透明導體被用于要求高透明性和導電性的高性能顯示器、光伏、觸摸屏、有機發(fā)光二極管(0LED)、智能窗以及太陽能電池中。到2015年，這種透明導體的市場可能達到56億美元。目前，ITO是占主導地位的透明導體，具有最知名的透明度(80%)和方塊電阻(10Q/D)的組合。然而，ITO有幾個關鍵的缺點，即: 因為銦的稀缺性，ITO越來越昂貴； ITO具有可導致器件退化的受限的環(huán)境化學穩(wěn)定性和有限的滲透性； 當涉及彎曲/壓縮時，ITO容易磨損或破裂； ITO不是柔性的，所以不能用于柔性顯示器、太陽能電池和觸摸板中；

可能的ITO的替代品包括金屬網(wǎng)格、金屬納米線、金屬氧化物和納米管，而其中沒有一樣能具備和ITO —樣好的性能。石墨烯是一種按六角形蜂窩結構排列的新型二維材料。作為原子層膜，石墨烯在從可見光到近紅外(IR)的很寬的波長范圍內(nèi)是高度透明的(97.3%)。由于其共價的碳-碳鍵合，石墨烯還是具有至ITPa的極高楊氏模量的最硬的材料之一，然而同時它也可以拉伸和彎曲的，并且最大拉伸性可高達20%。石墨烯的高透明性、寬帶光可調(diào)諧性和優(yōu)異的機械性能的組合使得它成為柔性電子學、光電學和光子學的極具前景的候選材料。大尺寸石墨烯合成的技術突破進一步地促進石墨烯薄膜用作透明電極。為了把石墨烯薄膜在諸如太陽能電池、有機發(fā)光二極管、觸摸面板及顯示器的光電器件中用作透明電極，關鍵的挑戰(zhàn)是把方塊電阻降低到可與氧化銦錫(IT0)相比的值，氧化銦錫具有最知名的透明度(90%)和方塊電阻(低于100Q/ □)的組合。為了實現(xiàn)超低方塊電阻，典型的現(xiàn)有技術方法是重摻雜石墨烯。這是因為方塊電阻遵照如下所示地德魯?shù)履Ｐ?Drude model):
權利要求
1.一種透明導體，包括: 石墨稀層，和 在所述石墨烯層上用來靜電摻雜所述石墨烯層的永久偶極層。
2.根據(jù)權利要求1所述的透明導體，其中，所述永久偶極層是基本上極化了的鐵電層。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的透明導體，其中，所述石墨烯層是單層石墨烯、雙層石墨烯或多層石墨烯。
4.根據(jù)任一上述權利要求所述的透明導體，其中，所述透明導體進一步包括一層超薄的六方氮化硼或云母。
5.根據(jù)任一上述權 利要求所述的透明導體，其中，所述永久偶極層基本上是透明的。
6.根據(jù)權利要求5所述的透明導體，其中，透射率在90-98%之間。
7.根據(jù)任一上述權利要求所述的透明導體，其中，楊氏模量在4GPa和ITpa之間。
8.根據(jù)任一上述權利要求所述的透明導體，其中，所述透明導體為晶圓尺寸級或大尺寸。
9.根據(jù)權利要求8所述的透明導體，其中，所述晶圓尺寸或大尺寸的透明導體的面積在Imm2到IOm2之間。
10.根據(jù)任一上述權利要求所述的透明導體，其中，在透明度大于97%時所述方塊電阻小于 125 Q / □。
11.根據(jù)權利要求10所述的透明導體，其中，在透明度大于90%時所述方塊電阻基本上等于IOQ / 口。
12.根據(jù)權利要求1所述的透明導體，其中，所述永久偶極層是自組裝分子層。
13.根據(jù)任一上述權利要求所述的透明導體，其中，所述永久偶極層基本上是極化了的，并且在沒有任何實質(zhì)性的施加電場時，所述永久偶極層基本上保持其偶極取向。
14.根據(jù)任一上述權利要求所述的透明導體，其中，所述透明導體基本上是柔性的。
15.根據(jù)權利要求14所述的透明導體，其中，所述柔性包括在施加20%的拉伸應變或6%的拉力后最初的電阻狀態(tài)能夠得到恢復。
16.根據(jù)權利要求1到13中任一項所述的透明導體，其中，所述透明導體基本上是非柔性的。
17.一種太陽能電池、有機發(fā)光二極管、觸摸面板或顯示器，包括根據(jù)任一上述項權利要求所述的、用作電極和/或擴散阻擋層的透明導體。
18.一種制造透明導體的方法，包括: 形成晶圓或石墨稀片，及 用永久偶極層靜電摻雜所述石墨烯。
19.根據(jù)權利要求18所述的方法，其中，所述摻雜包括在所述石墨烯晶圓上形成一層可極化材料。
20.根據(jù)權利要求19所述的方法，進一步包括基本上極化該層可極化材料。
21.根據(jù)權利要求20所述的方法，其中，所述極化包括對所述可極化材料施加電壓脈沖或?qū)λ隹蓸O化材料進行電暈極化。
22.根據(jù)權利要求18所述的方法，其中，所述摻雜包括在所述石墨烯層上形成一層自組裝分子(SAM)。
23.根據(jù)權利要求18到22中任一項所述的方法，進一步包括通過銅上的CVD、外延生長或化學改性石墨烯形成所述石墨烯。
24.根據(jù)權利要求18到23中任一 項所述的方法用在“卷到卷”工藝。
全文摘要
一種透明導體包括石墨烯層和在所述石墨烯層上用來靜電摻雜所述石墨烯層的永久偶極層。
文檔編號B32B9/04GK103201106SQ201180054385
公開日2013年7月10日 申請日期2011年11月10日 優(yōu)先權日2010年11月10日
發(fā)明者巴巴羅斯·歐伊爾邁茲, 倪廣鑫, 鄭毅 申請人:新加坡國立大學