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.