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IBM用石墨烯制作有机EL元件用透明电极,实现“与ITO相同的性能”

       【日经BP社2012/10/05 报道】美国IBM的研究人员宣布,已制作出采用碳材料——单层石墨烯作为透明电极的有机EL元件,并获得了与采用ITO时几乎相同的发光特性。这一消息是在有机EL技术研讨会“OLEDs World Summit 2012”(美国旧金山市,2012年9月26~28日)上发布的。此前IBM的石墨烯开发产品以晶体管等微小主动元件为主,此次是首次公开采用大面积石墨烯作为电极的开发实例。

  该有机EL元件由IBM公司T.J.Watson研究中心的科技研究员Ning Li制作。采用单层石墨烯作为透明电极的理由有以下两点:(1)与ITO不同,具有柔性且耐弯曲;(2)材料费便宜,将来的制作成本可能远远低于ITO。

  此次是将采用化学气相沉积(CVD)法在铜箔上合成的单层石墨烯转印至玻璃基板或柔性树脂基板上,制成的有机EL元件。元件构造的特点是,透明电极采用石墨烯,在空穴运输层(HTL)与石墨烯之间设置了“界面层”。

  此次分别制作出了采用玻璃基板和柔性基板的、绿色发光有机EL元件和白色发光有机EL元件。利用转印到玻璃基板上的石墨烯制作的有机EL元件的电流发光效率方面,绿色元件达到了80cd/A(亮度为2000cd/m2),白色元件达到了45cd/A(亮度为3000cd/m2)。均高于此前透明电极采用碳纳米管及多层石墨烯制作的有机EL元件。

性能与采用玻璃基板和ITO时同等

  外量子效率(EQE)方面,绿色发光元件为20.5~20.7%(2000cd/m2),白色发光元件为17%(3000cd/m2)、15%(1万cd/m2)。这些数值低于最近改进了光提取技术的高效率有机EL元件。但改变亮度时的EQE及光谱方面,即便是使用转印到柔性基板上的石墨烯,与采用玻璃基板和ITO制作的有机EL元件相比,基本没有差别。Li Ning介绍说,白色发光元件的显色指数(CRI,color rendering index)“高达85”。

  据Li介绍,此次制作的元件的关键点在于:(1)通过在涂布工艺向石墨烯中掺杂分子材料,在提高导电性的同时,还实现了工作函数控制并提高了向有机层注入空穴的性能;(2)通过设置界面层,降低了石墨烯与有机层的接触电阻。

  作为透明电极,单层石墨烯本身的性能方面,Li Ning表示,“光透射率达到97%。尽管薄膜电阻值偏高,较低的也有数百Ω/□,但可以通过优化掺杂剂等措施来降低该数值”,目前存在的课题是,掺杂效果会随着时间的流逝而降低。(《日经电子》)


更新时间:2013-2-5 13:19:03
 
 
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