[發(fā)明專利]石墨烯結(jié)構(gòu)及其制造方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210274320.7
• 申請(qǐng)日: 2012-08-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102956286A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-03-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 木村望;小林俊之;保原大介;坂東雅史;清水圭輔;角野宏治
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 索尼公司
• 主分類號(hào): H01B5/14
• 分類號(hào): H01B5/14;H01B1/04;H01B13/00
• 代理公司: 北京康信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 余剛;吳孟秋

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用作電極材料等的石墨烯結(jié)構(gòu)(graphene?structure)及其制造方法。

背景技術(shù)

石墨烯是由以六角網(wǎng)格結(jié)構(gòu)排列的碳原子制成的層狀物質(zhì)，并且作為觸摸面板、太陽(yáng)能電池等的電極材料等受到了關(guān)注，這是因?yàn)槠鋵?dǎo)電性和透光性。這里，近年來(lái)已發(fā)現(xiàn)，可通過(guò)向石墨烯摻雜有摻雜物來(lái)增加石墨烯的載流子濃度并且降低石墨烯的電阻(增加導(dǎo)電性)。

然而，存在的問(wèn)題是，盡管未摻雜的石墨烯的導(dǎo)電特性是穩(wěn)定的而與時(shí)間無(wú)關(guān)，但在石墨烯的載流子濃度由于摻雜物而等于或大于特定值的情況下石墨烯的載流子濃度隨時(shí)間而逐漸降低(電阻逐漸增大)。例如，由于利用石墨烯的裝置的導(dǎo)電特性隨時(shí)間而變化，所以這會(huì)在準(zhǔn)確性等方面造成問(wèn)題。

例如，為了解決這種問(wèn)題，F(xiàn)ethullah?Gunes等人，ACS?Nano，2010年7月27日，卷4，第8，pp4595-4600號(hào)“Layer-by-Layer?Doping?of?Few-Layer?Graphene?Film”(下文中稱為非專利文獻(xiàn)1)公開(kāi)了通過(guò)在多層石墨烯(以多個(gè)單層石墨烯的層而層壓的石墨烯)的層之間插入摻雜物來(lái)抑制導(dǎo)電特性的時(shí)間劣化的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

然而，在非專利文獻(xiàn)1所描述的技術(shù)中，存在的問(wèn)題是，對(duì)于導(dǎo)電特性的時(shí)間劣化的抑制效果較小，并且因?yàn)樵摷夹g(shù)使用多層石墨烯，所以透光性低于使用單層石墨烯情況下的透光性。

鑒于如上所述的情況，需要一種能夠抑制經(jīng)摻雜的石墨烯的導(dǎo)電特性的時(shí)間劣化的石墨烯結(jié)構(gòu)及其制造方法。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，提供了一種包括基板和石墨烯層的石墨烯結(jié)構(gòu)。

石墨烯層由摻雜有摻雜物的石墨烯形成并且被層壓在基板上，并且具有與水的氧化還原電勢(shì)相同程度的氧化還原電勢(shì)。

根據(jù)此構(gòu)造，由于石墨烯層具有與水的氧化還原電勢(shì)相同程度的氧化還原電勢(shì)，所以環(huán)境中的水不會(huì)將電子供給(donate)至石墨烯。因此，可防止由于環(huán)境中的水對(duì)于石墨烯的電子供給所導(dǎo)致的石墨烯層的導(dǎo)電特性的時(shí)間劣化。

石墨烯結(jié)構(gòu)可進(jìn)一步包括由具有與水的氧化還原電勢(shì)相同程度的氧化還原電勢(shì)形成并且與石墨烯層接觸的接觸層。

根據(jù)此構(gòu)造，由于接觸層，石墨烯層可具有與水的氧化還原電勢(shì)相同程度的氧化還原電勢(shì)。

石墨烯層可具有等于或低于6×10¹³/cm²的載流子濃度。

當(dāng)石墨烯的載流子濃度落入此范圍內(nèi)時(shí)，石墨烯層可具有與水的氧化還原電勢(shì)相同程度的氧化還原電勢(shì)。

石墨烯層可具有大于等于4×10¹³/cm²且小于等于6×10¹³/cm²的載流子濃度。

當(dāng)石墨烯的載流子濃度落入此范圍內(nèi)時(shí)，石墨烯層可具有與水的氧化還原電勢(shì)相同程度的氧化還原電勢(shì)。

石墨烯層可具有大于等于4.5×10¹³/cm²且小于等于5.5×10¹³/cm²的載流子濃度。

當(dāng)石墨烯的載流子濃度落入此范圍內(nèi)時(shí)，石墨烯層可具有與水的氧化還原電勢(shì)相同程度的氧化還原電勢(shì)。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，提供了一種制造石墨烯結(jié)構(gòu)的方法，包括：將由石墨烯形成的石墨烯層層壓在基板上；用摻雜物摻雜石墨烯；以及將石墨烯層的氧化還原電勢(shì)調(diào)節(jié)至與水的氧化還原電勢(shì)相同程度的水平。

根據(jù)此構(gòu)造，可形成具有與水的氧化還原電勢(shì)相同程度的氧化還原電勢(shì)的石墨烯結(jié)構(gòu)。

調(diào)節(jié)石墨烯層的氧化還原電勢(shì)可包括在水蒸氣氣氛中老化石墨烯層。

根據(jù)此構(gòu)造，石墨烯層可具有與水的氧化還原電勢(shì)相同程度的氧化還原電勢(shì)。

調(diào)節(jié)石墨烯層的氧化還原電勢(shì)可包括在石墨烯層上層壓包括具有與水的氧化還原電勢(shì)相同程度的氧化還原電勢(shì)的物質(zhì)的接觸層。

根據(jù)此構(gòu)造，石墨烯層可具有與水的氧化還原電勢(shì)相同程度的氧化還原電勢(shì)。

如上所述，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，可提供一種能夠抑制經(jīng)摻雜的石墨烯的導(dǎo)電特性的時(shí)間劣化的石墨烯結(jié)構(gòu)及其制造方法。

本發(fā)明的這些和其他目的、特征以及優(yōu)點(diǎn)根據(jù)其最佳形式的實(shí)施方式的下列詳細(xì)描述將變得更加顯而易見(jiàn)，如在附圖中所示。

附圖說(shuō)明

圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的石墨烯結(jié)構(gòu)的構(gòu)造的示意圖；

圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的石墨烯結(jié)構(gòu)的構(gòu)造的另一示意圖；