| 科普| 增透掺杂法同步提升柔性石墨烯透明导电膜的电导与透光率
透明导电薄膜
透明导电薄膜是一种重要的光电材料，广泛应用于触摸屏、液晶显示、有机发光二极管（OLED）、太阳能电池等光电领域。随着便携式和可穿戴电子产品的涌现，柔性化、高导电、高透光以及高稳定等已成为透明导电薄膜的发展趋势。
我们报告了一种简单的方法来打破石墨烯FTE的先前限制，并产生与*佳商用ITO电极相媲美的**性能。
使用量身定制的单层石墨烯FTE，我们进一步展示了高性能柔性绿色有机发光二极管（OLED），其效率优于所有同类柔性OLED，并超过了刚性ITO阳极。这种简单的策略将推动下一代柔性光电技术的发展，超越占主导地位的刚性平台。
现有的性能改善方法基于单一的电学或光学调制，虽然分别在提高电导或者透光率方面效果显著，但常导致顾此失彼，造成大面积柔性石墨烯透明导电薄膜的性能评价指标（电/光导率比）较商用ITO薄膜仍有明显差距（仅为后者的50%左右），极大制约了石墨烯柔性光电器件的发展。
采用具有光学增透效应的掺杂剂薄膜同步提高石墨烯的电导和透光率。
近日，中国科学院金属研究所成会明院士和任文才研究员团队提出了基于光电共调制发展高性能柔性石墨烯透明导电薄膜的新思路：
研究人员在大面积柔性石墨烯表面涂覆低折射率且高透光的有机质子酸HTB的纳米涂层，即可对其同时产生强的空穴掺杂（电导提高7倍）和可见光波段的有效增透（透光率98.8%，550nm），从而获得高达323的电/光导率比，而且在环境条件下长期稳定，显著优于同类石墨烯柔性薄膜甚至ITO薄膜。
此外，薄膜的功函数明显提高（5.3 eV），表面粗糙度也因HTB薄膜的平整化作用而降低。由于兼具高电导、高透光、高功函和高平整度，以其作为透明阳极大幅提升了柔性绿光OLED的器件性能，电流效率（111.4 cd A-1）、功率效率（124.9 lm W-1）和外量子效率（29.7%）均为同类器件的*佳性能，并明显优于其它结果。
『HTB増透掺杂剂同步提升柔性石墨烯薄膜的电导与透光率』
（a）石墨烯表面的HTB分子结构示意图。
（b）HTB增透掺杂的大面积单层石墨烯/PET柔性薄膜（10 × 10 cm2）照片。
（c）不同浓度HTB溶液掺杂单层石墨烯的拉曼光谱。
（d）不同浓度HTB溶液掺杂单层石墨烯的空穴浓度。
（e）20mM HTB增透掺杂前后单层石墨烯/PET柔性薄膜（10 × 10 cm2）的面电阻。
（f）增透掺杂后薄膜的面电阻分布均匀性。
（g）20mM HTB增透掺杂前后单层石墨烯/PET柔性薄膜的透光率谱线。
（h）20mM HTB增透掺杂前后1-4层石墨烯/PET柔性薄膜的方阻/透光率（l = 550 nm）关系图。图中同时给出了ITO薄膜的典型性能作为对比。
（i）HTB增透掺杂的大面积单层石墨烯/PET柔性薄膜与典型石墨烯柔性薄膜及ITO薄膜的性能（电/光导率比）对比。
『掺杂稳定性与功函数调制』
（a）HTB与典型掺杂剂掺杂单层石墨烯在环境条件下放置两个月前后的空穴浓度对比。
（b）HTB与典型掺杂剂掺杂单层石墨烯的方阻在环境条件下随放置时间的变化。
（c）HTB与典型掺杂剂掺杂单层石墨烯在环境条件下放置两个月前后的空穴浓度与方阻变化幅度对比。
（d）不同浓度HTB溶液增透掺杂单层石墨烯在环境条件下放置两个月前后的透光率对比。
（e）HTB增透掺杂单层石墨烯的功函数与空穴浓度的关系。
（f）不同浓度HTB溶液掺杂后单层石墨烯场效应晶体管的转移特性曲线。
『HTB同步提升石墨烯电导与透光率的増透掺杂机理』
（a）采用密度泛函计算的TB•基团/石墨烯结构的态密度。
（b）不同浓度HTB溶液增透掺杂单层石墨烯/PET薄膜的光学反射谱线。
（c）HTB薄膜在不同波长下的折射率曲线。
（d）不同溶液浓度制备的HTB薄膜的透光率谱线。
（e）HTB减反增透单层石墨烯/PET薄膜的原理示意图。
（f）不同浓度HTB溶液对石墨烯增透效果的实测值与计算值的比较。
『石墨烯透明阳极的柔性绿光OLED的器件结构』
（a）OLED的器件结构示意图
（b）电流效率
（c）功率效率
（d）外量子效率与亮度关系曲线
（e）*大电流/功率效率和
（f）*大外量子效率与典型柔性绿光OLED器件的性能对比。
该方法不仅效果显著，而且对基底的材料结构和制备工艺均无特殊要求，具有良好的普适性，为发展新一代的高性能柔性透明导电薄膜及其光电器件提供了新的解决方案。
总结
作者发展了一种基于光电共调制原理的增透掺杂策略,打破石墨烯FTE先前限制的简单途径，并产生了****的FoM，可与*佳的商用ITO电极相媲美。使用量身定制的单层石墨烯阳极，我们进一步展示了高性能柔性绿色OLED，其*大效率超过了所有同类柔性OLED，并超过了标准刚性ITO阳极。
我们期望通过探索对其他具有多种功能的碳基或二维FTE有效的有机和无机涂层的广泛选择，来建立一种通用的策略。*终的FTE将超越主要的刚性平台，推动下一代柔性光电的发展。
上海卷柔新技术光电有限公司是一家专业研发生产光学仪器及其零配件的高科技企业，公司2005年成立在上海闵行零号湾创业园区，专业的光电镀膜公司，技术背景依托中国科学院，卷柔产品主要涉及光学仪器及其零配件的研发和加工；光学透镜、反射镜、棱镜，平板显示，安防监控等光学镀膜产品的开发和生产，为全球客户提供上等的产品和服务。
采用德国薄膜制备工艺，形成了一套具有严格工艺标准的闭环式流程技术制备体系，能够制备各种超高性能光学薄膜，包括红外薄膜、增透膜，ARcoating,激光薄膜、特种薄膜、紫外薄膜、x射线薄膜，应用领域涉及激光切割、激光焊接、激光美容、医用激光器、光学科研，红外制导、面部识别、VR/AR应用,博物馆，低反射橱窗玻璃，画框，工业灯具照明，广告机，点餐机，电子白板，安防监控等。
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