有效轉印石墨片做為透明電極
- 上線日期：2009/11/16 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網
美國科學家找到一種轉移大面積石墨片(graphene)的方法，成功地將成長在銅箔上的石墨片薄膜轉印至其他基板上。這種材料可以用來製作光伏元件(photovoltaic device)，甚至可能成為傳統金屬氧化物(如ITO)之外製作透明電極的選項，因此倍受看好。
石墨片是碳原子以蜂巢狀排列成單原子層的二維材料，由於在室溫下有超高的電子電洞遷移率(mobility)、極高的熱傳導性以及優異的機械和光學特性，因此可望應用在電晶體及單分子偵測器等元件中。然而，光伏元件或液晶顯示器等透明導電電極的應用往往需要成長大面積或多層的石墨片，並且要能將它們順利地轉移至其他材料上。
德州大學的Rod Ruoff、Xuesong Li以及德州儀器公司的Luigi Colombo，最近研發出一種能有效將石墨片薄膜由銅表面轉移至其他基板上的技術。他們將聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate, PMMA)塗佈在長好石墨片的銅箔基板上，接著將銅箔蝕刻後，將PMMA所貼附的石墨片層轉印至基板上。隨後，以PMMA溶液溶解第一層PMMA，同時形成第二層PMMA，最後再以丙酮移除第二層PMMA。這個方法可以降低石墨片在轉移過程中產生裂縫或撕裂的情形。
以銅箔為基板來成長石墨片並以此方法轉印，研究人員可以得到面積達20 cm2的透明導電薄膜，將四層薄膜堆疊後，其片電阻(sheet resistance)只有約350 ohm/sq，而透光率為90%，高於現行氧化銦錫(indium tin oxide, ITO)導電膜的82-85%。此外，石墨片透明電極還具有可撓性(flexiable)。
Ruoff表示，上述特性可以滿足一些應用的需求，如陰極射線管(CRT)、觸控面板及平面顯示器，但對於太陽電池方面的應用，上述電阻值仍嫌過高，不過他們相信未來可以改善品質。該團隊目前正在研究石墨片的基本性質，以便優化其合成技術。詳見Nano Lett. DOI: 10.1021/nl902623y。
原始網站: http://nanotechweb.org/cws/article/tech/40841
譯者:蘇清源(清華大學工程與系統科學研究所)
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