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石墨烯制作技术不断涌现 成为透明导电膜的有力候补

石墨烯制作技术不断涌现 成为透明导电膜的有力候补
来源:OFweek电子工程网 时间:2014-06-03
  • 以数十cm见方或数十cm见方以上的大面积,量产碳原子片状排列的材料——石墨烯的技术不断亮相。

    由此,有望将石墨烯薄膜用作触摸面板、电子纸、有机EL面板以及太阳能电池等的透明导电膜。

    毎分钟成膜数十cm

    日本产业技术综合研究所(产综研)于2012年4月宣布开发出了可量产大面积石墨烯的技术。这是一种在柔性基板上以卷对卷(R2R)方式对石墨烯进行高速成膜的技术(图1)。轧辊的卷取速度达到在膜宽30cm的条件下,毎分钟达到数十厘米。

    产综研此次是通过组合使用此前以制作人工金刚石为目的开发的“表面波等离子体化学气相沉积法(SWP-CVD)”方法以及R2R实现的。石墨烯薄膜可以高速成膜的理由是将基板上的温度保持在300℃以上,以CVD方式在低温下保存。成膜所需时间仅在“30秒以下”(产综研纳米管应用研究中心纳米物质涂层小组研究组长长谷川雅考)。原来需要在一个小时左右的时间里,将基板上的温度保持在1000℃。

    图1:可量产30cm宽的石墨烯薄膜

    (a)是产综研开发的石墨烯薄膜量产用SWP-CVD装置的概要。将内部插有天线的圆筒状石英管排列起来,向其中加载2.45GHz的交流电压,由此产生等离子。(b)是产综研在2012年2月展会上展出的“石墨烯触摸面板”。

    适用于透明导电膜

    作为用于多种用途的透明导电膜,石墨烯的特性非常出色。比如光透射率较高。单层石墨烯的光透射率在理论上为97.5%。由于透射率没有波长依赖性,因此对于对太阳能电池来说非常重要的近红外区电磁波,石墨烯具有较高的透射性。而且,针对机械弯曲的耐久性也较高。石墨烯非常薄,几乎不会出现其他薄膜存在的光封存问题。

    另外,石墨烯针对水蒸气的气体阻隔(Gas Barrier)性在理论上为10-11g/m2/日,可以满足有机EL面板封装所需要的10-6g/m2/日。

    关于石墨烯薄膜的薄膜电阻值,“我们制作的产品当光透射率为87%时,薄膜电阻值为500Ω/□”(产综研的长谷川),虽然还稍微有些大,但“以前的薄膜电阻值却在1kΩ/□左右。今后计划进一步降低电阻值”(长谷川)。正在考虑与导电性较高的金属纳米网片(Mesh Sheet)等组合使用的解决方案。

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