Новости перспективных технологий

Изготовлены прозрачные графеновые электроды

Сотрудники Университета Райса (США) создали прозрачные гибкие проводящие плёнки на основе графена и металлической сетки.

Новые плёнки могут заменить оксид индия и олова, часто используемый в качестве прозрачного проводящего покрытия. Он удобен для обработки и имеет хорошие электрические характеристики, а его недостатками считаются относительно высокая стоимость, обусловленная тем, что индий относится к редким элементам, и хрупкость.

«Многие занимаются поисками гибкого материала, который сможет вытеснить оксид индия и олова, — говорит руководитель исследования Джеймс Тур (James Tour). — В других лабораториях пробовали использовать чистый графен, но при высокой степени прозрачности он не давал нужной электропроводности. Его нужно чем-то дополнять». Зная об этом, американцы попытались объединить графен с металлической (золотой, алюминиевой, медной) сеткой, минимальная ширина линий которой составляла 5 мкм. «Средний диаметр волоса человека примерно в десять раз превосходит эту величину, а разглядеть волос не так-то просто», — замечает г-н Тур.

Прозрачный электрод (иллюстрация Yu Zhu / Rice University).

Гибридные плёнки изготавливались по известным и хорошо отработанным технологиям. На рисунке ниже этапы A1–А4 соответствуют подготовке металлической сетки на прозрачной подложке, роль которой играло стекло или гибкий полиэтилентерефталат, а стадии В1–В4 — выращиванию графена на медной фольге (катализаторе) из твёрдого источника углерода — полиметилметакрилата PMMA. На этапах АВ1–АВ2 выращенный графен, поддерживаемый слоем PMMA, переносится на металлическую сетку, после чего полиметилметакрилат удаляют с помощью ацетона.

Схема изготовления прозрачных гибридных электродов (иллюстрация из журнала ACS Nano).

Готовые гибридные электроды продемонстрировали совсем небольшое слоевое сопротивление, опускавшееся до 3 Ом/квадрат при коэффициенте пропускания в ~80%. Если требования к коэффициенту поднять до 90%, сопротивление возрастало до ~20 Ом/квадрат. Эти значения авторы называют одними из самых низких в классе прозрачных электродных материалов.

Измерения также показали, что электропроводность гибкой плёнки на полиэтилентерефталатовой подложке снижалась на 20–30 процентов после 50 сгибаний, но затем стабилизировалась и практически не изменялась при последующих пяти сотнях сгибаний. Кроме того, плёнка, целый год пролежавшая в лаборатории, легко выдержала воздействие окружающей среды: ухудшения её характеристик учёные не отметили.

Гибридный электрод после 500 сгибаний (иллюстрация Tour Lab / Rice University).

Полная версия отчёта опубликована в журнале ACS Nano.

Автор оригинальной статьи: Дмитрий Сафин.

Информация с сайта science.compulenta.ru по материалам Университета Райса.