[發(fā)明專利]一種石墨烯透明電極及其功函數(shù)調(diào)控方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910071604.8
• 申請日: 2019-01-25
• 公開（公告）號: CN109817828A
• 公開（公告）日: 2019-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 邵麗;王仲勛;史浩飛;李華峰
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶石墨烯研究院有限公司;重慶墨希科技有限公司
• 主分類號: H01L51/52
• 分類號: H01L51/52
• 代理公司: 北京同恒源知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

本發(fā)明涉及一種石墨烯透明電極及其功函數(shù)調(diào)控方法，屬于材料技術(shù)領(lǐng)域。該方法包括如下步驟：預(yù)處理透明基材；在透明基材上鍍一層超薄銅層；通過CVD法在超薄銅層表面生長石墨烯層；利用離子濺射法在石墨烯層上形成金屬薄膜層；最后沉積減反增透層。本發(fā)明利用超薄銅箔直接生長石墨烯，省去了石墨烯的轉(zhuǎn)移步驟；在此基礎(chǔ)上，選擇調(diào)控金屬薄膜層的功函數(shù)小于或大于石墨烯的功函數(shù)，配合減反增透層，實現(xiàn)了在保證透過率的前提下，解決石墨烯透明電極的功函數(shù)和表面電阻兩大關(guān)鍵問題。該石墨烯透明電極的穩(wěn)定性好，可廣泛應(yīng)用于電致發(fā)光器件、太陽能電池、光電探測器等電子信息領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料領(lǐng)域，涉及一種石墨烯透明電極及其功函數(shù)調(diào)控方法。

背景技術(shù)

石墨烯(Graphene)是一種由碳原子構(gòu)成的單層片狀結(jié)構(gòu)的新材料。是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一個碳原子厚度的二維材料。石墨烯集優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)、化學(xué)性能于一身，同時具有很好的柔性、高載流子遷移率、無毒性、豐富的資源儲量等優(yōu)勢。將石墨烯取代ITO材料，制成柔性透明電極應(yīng)用于有機半導(dǎo)體發(fā)光器件(OLED)，可以解決目前OLED電極材料存在的不可彎曲性、高成本、透明度差、較難規(guī)?；a(chǎn)、不環(huán)保等問題。然而，將石墨烯應(yīng)用于OLED還面臨著一些挑戰(zhàn)。OLED的陽極與陰極材料的功函數(shù)需要與有機發(fā)光層的離化勢相匹配，以減小器件的接觸勢壘，形成良好的歐姆接觸，保證空穴與電子在有機發(fā)光層的傳輸效率。然而，純凈石墨烯功函數(shù)為4.3～4.6eV與有機層的離化勢接近，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于跟陽極接觸的有機材料的HOMO(最高占據(jù)分子軌道)或者高于跟陰極接觸的有機材料的LUMO(最低未占分子軌道)，無法滿足OLED器件對電極功函數(shù)的要求。因此將石墨烯材料應(yīng)用于OLED時，必須在保證透過率的前提下，解決石墨烯透明電極的功函數(shù)調(diào)控問題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種石墨烯透明電極及其功函數(shù)調(diào)控方法。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種石墨烯透明電極，包括依次連接的透明基材、超薄銅層、石墨烯層、金屬薄膜層；

所述透明基材上鍍有超薄銅層；

所述超薄銅層表面形成石墨烯層；

所述石墨烯層表面沉積有金屬薄膜層。

進一步，所述金屬薄膜層表面沉積有減反增透層。

進一步，所述透明基材為玻璃、石英、藍(lán)寶石、聚對苯二甲酸乙二醇酯PET、聚酰亞胺PI、聚萘二甲酸乙二醇酯PEN中的任一種。

進一步，所述超薄銅層的厚度為1-20nm，且超薄銅層的厚度高于透明基材的表面粗糙度。

進一步，所述減反增透層為CuSCN、CuI、NiOx中的一種或者其中兩者的混合體，減反增透層厚度為10-60nm。

一種石墨烯透明電極功函數(shù)調(diào)控的方法，包括如下步驟：

步驟一：預(yù)處理透明基材；

步驟二：在透明基材上鍍一層超薄銅層；

步驟三：將鍍有超薄銅層的透明基材放入氣相沉積(Chemical Vaor Deoitio,CVD)爐的腔體內(nèi)；通入載氣，進行升溫至石墨烯生長溫度，向CVD爐腔體內(nèi)通入碳源氣體，碳源氣體在超薄銅層表面成核形成石墨烯層；生長完成后，停止通入碳源氣體，繼續(xù)通入載氣，待腔體降至室溫，取出組成結(jié)構(gòu)為石墨烯層、超薄銅層和透明基材的樣品，用于導(dǎo)電；

步驟四：在所述石墨烯層上沉積金屬薄膜層，且具備以下條件：在步驟三得到的樣品上加負(fù)電位；氬氣為載氣；采用純金屬為靶材，靶材加負(fù)電位；氬氣電離為等離子體，帶正電的氬離子轟擊靶材金屬，濺射下的金屬離子氣團在基體的負(fù)電位吸引下沉積在所述石墨烯層的表面，形成金屬薄膜層；