石墨烯透明电极.pdfVIP

柔性光电子器件，如有机发光二极管与太阳能电池，已经引起了越来越多研究者的关注。而其中用到

的电极材料也需要具备柔性，轻便，低成本等特点，同时可以大批量地生产。

目前主导光电子器件的氧化铟锡（ITO）电极由于机械稳定性差，而且铟资源的日益缺少导致其成本

的不断提高。所以急需寻求一些可替代的环保的电极材料。过去几十年研究者们尝试了大量的新型电

极材料，比如纳米碳管、金属网格与金属纳米线网等。最近，由于其高导电性、透明性、可弯曲性、

空气与高温稳定性，石墨烯作为一种新型的柔性电子学与电极材料得到广泛认同。

迄今为止制备石墨烯透明电极有两种方法：一种是把石墨烯氧化物溶液旋涂在基底上，然后在高温下

还原；另一种是利用化学气相沉积法（CVD）的方法在金属镍或者铜表面催化生长石墨烯，然后再转

移到不同的基底上。前一种方法很容易制成薄膜，但是需要1000℃高温，所以对很多基底都不合适，

像玻璃与聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）分别在500℃与250℃左右就开始融化。后一种方法尽管不

需要太高温度，却要使用复杂的CVD设备，同时还需要转移石墨烯膜的额外程序。因此开发一种低

成本、高产出，同时不需高温处理、真空设备与膜转移步骤的方法来制备石墨烯透明柔性电极很有必

要。

香港理工大学纺织制衣系郑子剑教授的研究组与陶晓明教授合作，发展了一种简便的制备高质量石墨

烯复合电极（graphenecompositeelectrode,GCE）的方法。他们首先制备磺酸化修饰的石墨烯氧化

物，再进行原位水合肼还原，得到大量（克级）径向尺寸大于50微米、并具有良好水溶性的石墨烯

片。将此石墨烯的溶液进一步用导电聚噻吩（poly(3,4-ethylenedioxythiophene):

polystyrenesulfonate，PEDOT:PSS）掺杂所得到的石墨烯复合溶液，能够很好地旋涂在玻璃或者PET

−1

的基底上。然后只需要在150℃下退火，便可以得到高导电率（80Ωsq）和高透光率（80%）的

石墨烯复合材料透明电极。在1000次弯曲测试中，电极显示了极好的稳定性，导电性没有明显降低。

使用该电极制备的有机发光二极管在发光效果上也比基于ITO电极的器件高出2倍。