美國IBM的研究人員宣布，已制作出采用碳材料——單層石墨烯作為透明電極的有機EL元件，并獲得了與采用ITO時幾乎相同的發(fā)光特性。這一消息是在有機EL技術研討會“OLEDs World Summit 2012”（美國舊金山市，2012年9月26～28日）上發(fā)布的。此前IBM的石墨烯開發(fā)產品以晶體管等微小主動元件為主，此次是首次公開采用大面積石墨烯作為電極的開發(fā)實例。
該有機EL元件由IBM公司T.J.Watson研究中心的科技研究員Ning Li制作。采用單層石墨烯作為透明電極的理由有以下兩點：（1）與ITO不同，具有柔性且耐彎曲；（2）材料費便宜，將來的制作成本可能遠遠低于ITO。
此次是將采用化學氣相沉積（CVD）法在銅箔上合成的單層石墨烯轉印至玻璃基板或柔性樹脂基板上，制成的有機EL元件。元件構造的特點是，透明電極采用石墨烯，在空穴運輸層(HTL)與石墨烯之間設置了“界面層”。
此次分別制作出了采用玻璃基板和柔性基板的、綠色發(fā)光有機EL元件和白色發(fā)光有機EL元件。利用轉印到玻璃基板上的石墨烯制作的有機EL元件的電流發(fā)光效率方面，綠色元件達到了80cd/A（亮度為2000cd/m2），白色元件達到了45cd/A（亮度為3000cd/m2）。均高于此前透明電極采用碳納米管及多層石墨烯制作的有機EL元件。
性能與采用玻璃基板和ITO時同等
外量子效率（EQE)方面，綠色發(fā)光元件為20.5～20.7％（2000cd/m2），白色發(fā)光元件為17％（3000cd/m2）、15％（1萬cd/m2）。這些數值低于最近改進了光提取技術的高效率有機EL元件。但改變亮度時的EQE及光譜方面，即便是使用轉印到柔性基板上的石墨烯，與采用玻璃基板和ITO制作的有機EL元件相比，基本沒有差別。Li Ning介紹說，白色發(fā)光元件的顯色指數（CRI，color rendering index）“高達85”。
據Li介紹，此次制作的元件的關鍵點在于：（1）通過在涂布工藝向石墨烯中摻雜分子材料，在提高導電性的同時，還實現了工作函數控制并提高了向有機層注入空穴的性能；（2）通過設置界面層，降低了石墨烯與有機層的接觸電阻。
作為透明電極，單層石墨烯本身的性能方面，Li Ning表示，“光透射率達到97％。盡管薄膜電阻值偏高，較低的也有數百Ω/□，但可以通過優(yōu)化摻雜劑等措施來降低該數值”，目前存在的課題是，摻雜效果會隨著時間的流逝而降低。
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