IBM用石墨烯製作有機EL元件用透明電極
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IBM的Li在OLEDs World Summit上發表演講(點擊放大)
【日經BP社報導】美國IBM的研究人員宣佈,已製作出採用碳材料——單層石墨烯作為透明電極的有機EL元件,並獲得了與採用ITO時幾乎相同的發光特性。這一消息是在有機EL技術研討會「OLEDs World Summit 2012」(美國舊金山市,2012年9月26~28日)上發佈的。此前IBM的石墨烯開發產品以電晶體等微小主動元件為主,此次是首次公開採用大面積石墨烯作為電極的開發實例。
該有機EL元件由IBM公司T.J.Watson研究中心的科技研究員Ning Li製作。採用單層石墨烯作為透明電極的理由有以下兩點:(1)與ITO不同,具有柔性且耐彎曲;(2)材料費便宜,將來的製作成本可能遠遠低於ITO。
此次是將採用化學氣相沉積(CVD)法在銅箔上合成的單層石墨烯轉印至玻璃基板或柔性樹脂基板上,製成的有機EL元件。元件構造的特點是,透明電極採用石墨烯,在空穴運輸層(HTL)與石墨烯之間設置了「界面層」。
此次分別製作出了採用玻璃基板和柔性基板的、綠色發光有機EL元件和白色發光有機EL元件。利用轉印到玻璃基板上的石墨烯製作的有機EL元件的電流發光效率方面,綠色元件達到了80cd/A(亮度為2000cd/m2),白色元件達到了45cd/A(亮度為3000cd/m2)。均高於此前透明電極採用碳奈米管及多層石墨烯製作的有機EL元件。
性能與採用玻璃基板和ITO時同等
外量子效率(EQE)方面,綠色發光元件為20.5~20.7%(2000cd/m2),白色發光元件為17%(3000cd/m2)、15%(1萬cd/m2)。這些數值低於最近改進了光提取技術的高效率有機EL元件。但改變亮度時的EQE及光譜方面,即便是使用轉印到柔性基板上的石墨烯,與採用玻璃基板和ITO製作的有機EL元件相比,基本沒有差別。Li Ning介紹說,白色發光元件的顯色指數(CRI,color rendering index)「高達85」。
據Li介紹,此次製作的元件的關鍵點在於:(1)通過在塗佈工藝向石墨烯中摻雜分子材料,在提高導電性的同時,還實現了工作函數控制並提高了向有機層注入空穴的性能;(2)通過設置界面層,降低了石墨烯與有機層的接觸電阻。
作為透明電極,單層石墨烯本身的性能方面,Li Ning表示,「光透射率達到97%。儘管薄膜電阻值偏高,較低的也有數百Ω/□,但可以通過優化摻雜劑等措施來降低該數值」,目前存在的課題是,摻雜效果會隨著時間的流逝而降低。(記者:野澤 哲生,《日經電子》)
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成功生產可使產業成本降低.
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