[發明專利]一種柔性透明導電石墨烯薄膜及其制備方法和應用

無效

• 申請號: 201310195098.6
• 申請日: 2013-05-23
• 公開（公告）號: CN104183699A
• 公開（公告）日: 2014-12-03
• 發明（設計）人: 周明杰;馮小明;黃輝;王平
• 申請（專利權）人: 海洋王照明科技股份有限公司;深圳市海洋王照明技術有限公司;深圳市海洋王照明工程有限公司
• 主分類號: H01L51/44
• 分類號: H01L51/44;H01L51/46;H01L51/48
• 代理公司: 廣州三環專利代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;熊永強

技術領域

本發明涉及一種導電薄膜，具體涉及一種柔性透明導電石墨烯薄膜及其制備方法和應用。

背景技術

在有機發光二極管（OLED）器件或者太陽能電池器件中，通常使用氧化銦錫（ITO）導電薄膜作為陽極，這是因為ITO導電薄膜具有較好的導電性能和較高的透光率。然而ITO導電薄膜在OLED的應用上也存在諸多難以克服的問題。例如ITO導電薄膜所采用的銦化合物價格比較昂貴，此外，在制備ITO導電薄膜的過程中，各種元素如銦（In）和錫（Sn）的摻雜比例組成不易控制，導致ITO導電薄膜的形貌、載流子和傳輸性能難以控制，因此導電性也比較難以控制。

據此，許多研究人員開發了石墨烯導電薄膜，石墨烯是由碳六元環組成的兩維（2D）周期蜂窩狀點陣結構，具有非常高的比表面積和卓越的力學性能，是已知材料中最薄的一種，而且是最牢固堅硬的一種；石墨烯有著良好的電學性能，在室溫下的電子遷移率達到了15000cm²/V.S；石墨烯特殊的二維結構賦予其完美的量子隧道效應以及可彎曲等一系列性質，在光電學器件中有著廣泛的應用。

目前，柔性OLED以及柔性太陽能電池的應用十分廣泛，但是目前制備的石墨烯薄膜，要獲得較高的導電率，通常需要采用化學氣相沉積（CVD）和高溫氧化成膜等方法制備，這些方法都要求基板能承受高達800℃以上的溫度，對于柔性電極而言，通常聚合物薄膜都不能承受這樣的溫度，因此開發柔性石墨烯導電薄膜成為目前一個待解決的問題。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供了一種柔性透明導電石墨烯薄膜，該柔性透明導電石墨烯薄膜包括石墨烯層和設置在石墨烯層上的聚酰亞胺層，具有較高的導電率和透光率，且柔韌性好。本發明還提供了該柔性透明導電石墨烯薄膜的制備方法，該方法能避免直接在不耐高溫的聚合物薄膜基板上制備石墨烯層而破壞基板。此外，本發明還提供了該柔性透明導電石墨烯薄膜在太陽能電池器件或有機發光二極管器件中的應用。

第一方面，本發明提供了一種柔性透明導電石墨烯薄膜，所述柔性透明導電石墨烯薄膜包括石墨烯層和設置在石墨烯層上的聚酰亞胺層，其中，所述石墨烯層的厚度為100～2000nm，所述聚酰亞胺層的厚度為500～1000nm。

所述柔性透明導電石墨烯薄膜包括聚酰亞胺層和石墨烯層，所述聚酰亞胺層作為基板，與玻璃基板相比，聚酰亞胺基板的柔韌性更佳；所述石墨烯層為導電層，石墨烯不僅具有良好的電學性能和透過率，還具有卓越的力學性能，易形成耐彎曲的導電薄層；因此，本發明提供的柔性透明導電石墨烯薄膜具有較高的導電率和透過率，且柔韌性好。

第二方面，本發明提供了一種柔性透明導電石墨烯薄膜的制備方法，包括如下步驟：

S10、取潔凈玻璃基板，采用電子束蒸發的方法在所述潔凈玻璃基板上制備脫模劑層，所述脫模劑層的材質為水溶性鹵鹽；

S20、將經S10處理后的玻璃基板置于氣相沉積室中，通入氣態碳源，維持沉積室內的壓力為10～1000Pa，于600～1000℃下，在所述脫模劑層上沉積石墨烯層，得到具有石墨烯層和脫膜劑層的玻璃基板；

S30、將S20所得玻璃基板置于真空鍍膜室中，設置室內真空度為1.0×10^-5Pa～1.0×10^-3Pa，取均苯四甲酸二酐和4,4’-二氨基二苯醚以1:0.8～1.2的蒸發速度比進行共蒸鍍，使所述石墨烯層上形成聚酰胺酸層；

S40、將經S30處理后的玻璃基板置于180～300℃的真空加熱裝置中，脫水處理1～5小時，使所述聚酰胺酸層脫水形成聚酰亞胺層；

S50、將經S40處理后的玻璃基板置于50～100℃的水中，溶解所述脫模劑層，使所述石墨烯層從玻璃基板脫離，制得柔性透明導電石墨烯薄膜，所述柔性透明導電石墨烯薄膜包括石墨烯層和設置在石墨烯層上的聚酰亞胺層。

優選地，所述電子束蒸發的能量密度為10～100W/cm²，蒸發速度為0.1～1nm/s。

優選地，所述脫膜劑層的厚度為50～2000nm。

優選地，所述步驟S10中，所述水溶性鹵鹽為氯化鈉、氯化鉀或氯化鎂。

優選地，所述步驟S20中，所述氣態碳源為甲烷、乙烷和丙烷中的一種或多種。

優選地，所述石墨烯層的厚度為100～2000nm。

優選地，所述聚酰亞胺層的厚度為500～1000nm。