专利名称：具有永久偶极层的透明石墨烯导体的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及一种透明导体及制造透明导体的方法。本发明特别涉及但不仅限于一种以石墨烯-永久偶极层混合结构为基础的透明导体及其制造方法。
背景技术：
透明导体被用于要求高透明性和导电性的高性能显示器、光伏、触摸屏、有机发光二极管(0LED)、智能窗以及太阳能电池中。到2015年，这种透明导体的市场可能达到56亿美元。目前，ITO是占主导地位的透明导体，具有最知名的透明度(80%)和方块电阻(10Q/D)的组合。然而，ITO有几个关键的缺点，即: 因为铟的稀缺性，ITO越来越昂贵； ITO具有可导致器件退化的受限的环境化学稳定性和有限的渗透性； 当涉及弯曲/压缩时，ITO容易磨损或破裂； ITO不是柔性的，所以不能用于柔性显示器、太阳能电池和触摸板中；
可能的ITO的替代品包括金属网格、金属纳米线、金属氧化物和纳米管，而其中没有一样能具备和ITO —样好的性能。石墨烯是一种按六角形蜂窝结构排列的新型二维材料。作为原子层膜，石墨烯在从可见光到近红外(IR)的很宽的波长范围内是高度透明的(97.3%)。由于其共价的碳-碳键合，石墨烯还是具有至ITPa的极高杨氏模量的最硬的材料之一，然而同时它也可以拉伸和弯曲的，并且最大拉伸性可高达20%。石墨烯的高透明性、宽带光可调谐性和优异的机械性能的组合使得它成为柔性电子学、光电学和光子学的极具前景的候选材料。大尺寸石墨烯合成的技术突破进一步地促进石墨烯薄膜用作透明电极。为了把石墨烯薄膜在诸如太阳能电池、有机发光二极管、触摸面板及显示器的光电器件中用作透明电极，关键的挑战是把方块电阻降低到可与氧化铟锡(IT0)相比的值，氧化铟锡具有最知名的透明度(90%)和方块电阻(低于100Q/ □)的组合。为了实现超低方块电阻，典型的现有技术方法是重掺杂石墨烯。这是因为方块电阻遵照如下所示地德鲁德模型(Drude model):
权利要求
1.一种透明导体，包括: 石墨稀层，和 在所述石墨烯层上用来静电掺杂所述石墨烯层的永久偶极层。
2.根据权利要求1所述的透明导体，其中，所述永久偶极层是基本上极化了的铁电层。
3.根据权利要求1或2所述的透明导体，其中，所述石墨烯层是单层石墨烯、双层石墨烯或多层石墨烯。
4.根据任一上述权利要求所述的透明导体，其中，所述透明导体进一步包括一层超薄的六方氮化硼或云母。
5.根据任一上述权 利要求所述的透明导体，其中，所述永久偶极层基本上是透明的。
6.根据权利要求5所述的透明导体，其中，透射率在90-98%之间。
7.根据任一上述权利要求所述的透明导体，其中，杨氏模量在4GPa和ITpa之间。
8.根据任一上述权利要求所述的透明导体，其中，所述透明导体为晶圆尺寸级或大尺寸。
9.根据权利要求8所述的透明导体，其中，所述晶圆尺寸或大尺寸的透明导体的面积在Imm2到IOm2之间。
10.根据任一上述权利要求所述的透明导体，其中，在透明度大于97%时所述方块电阻小于 125 Q / □。
11.根据权利要求10所述的透明导体，其中，在透明度大于90%时所述方块电阻基本上等于IOQ / 口。
12.根据权利要求1所述的透明导体，其中，所述永久偶极层是自组装分子层。
13.根据任一上述权利要求所述的透明导体，其中，所述永久偶极层基本上是极化了的，并且在没有任何实质性的施加电场时，所述永久偶极层基本上保持其偶极取向。
14.根据任一上述权利要求所述的透明导体，其中，所述透明导体基本上是柔性的。
15.根据权利要求14所述的透明导体，其中，所述柔性包括在施加20%的拉伸应变或6%的拉力后最初的电阻状态能够得到恢复。
16.根据权利要求1到13中任一项所述的透明导体，其中，所述透明导体基本上是非柔性的。
17.一种太阳能电池、有机发光二极管、触摸面板或显示器，包括根据任一上述项权利要求所述的、用作电极和/或扩散阻挡层的透明导体。
18.一种制造透明导体的方法，包括: 形成晶圆或石墨稀片，及 用永久偶极层静电掺杂所述石墨烯。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述掺杂包括在所述石墨烯晶圆上形成一层可极化材料。
20.根据权利要求19所述的方法，进一步包括基本上极化该层可极化材料。
21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述极化包括对所述可极化材料施加电压脉冲或对所述可极化材料进行电晕极化。
22.根据权利要求18所述的方法，其中，所述掺杂包括在所述石墨烯层上形成一层自组装分子(SAM)。
23.根据权利要求18到22中任一项所述的方法，进一步包括通过铜上的CVD、外延生长或化学改性石墨烯形成所述石墨烯。
24.根据权利要求18到23中任一 项所述的方法用在“卷到卷”工艺。
全文摘要
一种透明导体包括石墨烯层和在所述石墨烯层上用来静电掺杂所述石墨烯层的永久偶极层。
文档编号B32B9/04GK103201106SQ201180054385
公开日2013年7月10日 申请日期2011年11月10日 优先权日2010年11月10日
发明者巴巴罗斯·欧伊尔迈兹, 倪广鑫, 郑毅 申请人:新加坡国立大学