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IBM用石墨烯制作OLED元件用透明電極，實(shí)現(xiàn)與ITO相同的性能

作者：中國(guó)科學(xué)院成都有機(jī)化學(xué)有限公司來(lái)源：http://m.sikpqwc.cn 日期：2012-10-19 15:09:19

美國(guó)IBM的研究人員宣布，已制作出采用碳材料——單層石墨烯作為透明電極的OLED元件，并獲得了與采用ITO時(shí)幾乎相同的發(fā)光特性。這一消息是在OLED技術(shù)研討會(huì)"OLEDs World Summit 2012"（美國(guó)舊金山市，2012年9月26～28日）上發(fā)布的。此前IBM的石墨烯開(kāi)發(fā)產(chǎn)品以晶體管等微小主動(dòng)元件為主，此次是首次公開(kāi)采用大面積石墨烯作為電極的開(kāi)發(fā)實(shí)例。

　　該OLED元件由IBM公司T.J.Watson研究中心的科技研究員Ning Li制作。采用單層石墨烯作為透明電極的理由有以下兩點(diǎn)：（1）與ITO不同，具有柔性且耐彎曲；（2）材料費(fèi)便宜，將來(lái)的制作成本可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于ITO。

　　此次是將采用化學(xué)氣相沉積（CVD）法在銅箔上合成的單層石墨烯轉(zhuǎn)印至玻璃基板或柔性樹(shù)脂基板上，制成的OLED元件。元件構(gòu)造的特點(diǎn)是，透明電極采用石墨烯，在空穴運(yùn)輸層(HTL)與石墨烯之間設(shè)置了"界面層"。

　　此次分別制作出了采用玻璃基板和柔性基板的、綠色發(fā)光OLED元件和白色發(fā)光OLED元件。利用轉(zhuǎn)印到玻璃基板上的石墨烯制作的OLED元件的電流發(fā)光效率方面，綠色元件達(dá)到了80cd/A（亮度為2000cd/m2），白色元件達(dá)到了45cd/A（亮度為3000cd/m2）。均高于此前透明電極采用碳納米管及多層石墨烯制作的OLED元件。

　　性能與采用玻璃基板和ITO時(shí)同等

　　外量子效率（EQE)方面，綠色發(fā)光元件為20.5～20.7％（2000cd/m2），白色發(fā)光元件為17％（3000cd/m2）、15％（1萬(wàn)cd/m2）。這些數(shù)值低于最近改進(jìn)了光提取技術(shù)的高效率OLED元件。但改變亮度時(shí)的EQE及光譜方面，即便是使用轉(zhuǎn)印到柔性基板上的石墨烯，與采用玻璃基板和ITO制作的OLED元件相比，基本沒(méi)有差別。Li Ning介紹說(shuō)，白色發(fā)光元件的顯色指數(shù)（CRI，color rendering index）"高達(dá)85"。

　　據(jù)Li介紹，此次制作的元件的關(guān)鍵點(diǎn)在于：（1）通過(guò)在涂布工藝向石墨烯中摻雜分子材料，在提高導(dǎo)電性的同時(shí)，還實(shí)現(xiàn)了工作函數(shù)控制并提高了向有機(jī)層注入空穴的性能；（2）通過(guò)設(shè)置界面層，降低了石墨烯與有機(jī)層的接觸電阻。

　　作為透明電極，單層石墨烯本身的性能方面，Li Ning表示，"光透射率達(dá)到97％。盡管薄膜電阻值偏高，較低的也有數(shù)百Ω/□，但可以通過(guò)優(yōu)化摻雜劑等措施來(lái)降低該數(shù)值"，目前存在的課題是，摻雜效果會(huì)隨著時(shí)間的流逝而降低。

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