石墨烯透明导电薄膜的制备及其在光电器件中的应用

透明导电薄膜是有机电子器件的关键组成部分，随着平板显示、薄膜晶体管、太阳能电池、特殊功能窗口涂层及其他光电器件领域的迅猛发展，市场对透明导电膜的需求也随之急剧增大。由于目前广泛使用的金属氧化物导电薄膜（如ITO）存在许多难以克服的缺点，各界已开始着手于其替代品的研究与开发。在本项目中，我们以石墨烯为研究对象，拟采用层状自组装方法，制备高透过率、优良导电性的石墨烯薄膜，并研究层状组装过程中石墨烯氧化物与组装介质的表面物理化学过程以及对其透明性和导电性的影响机制。最后优化组装条件，确定出最优的制备方案，并进一步应用到光电器件中。项目预期将在实验条件温和、工艺简单、成本低以及对环境不造成污染的条件下，实现高透明度和导电性的透明导电薄膜，对于弥补传统的ITO导电薄膜中价格不稳定、化学稳定性不好以及短波区有吸收等不足甚至替代ITO薄膜具有重要的意义，将为高效有机电子器件的研制打下坚实的基础。

石墨烯是有单层碳原子以sp2杂化轨道紧密堆积而成的蜂窝状二维原子晶体，其独特的电性能、机械特性、大比表面积使其在透明导电薄膜、纳米复合材料、场效应晶体管、生物传感以及储能材料等领域引起广泛关注。本项目围绕石墨烯材料的合成、器件的构建等进行了一些科学研究并取得了一系列研究成果。具体成果包括：（1）以铜箔为衬底、乙醇为碳源，常压下化学气相沉积法合成大面积、高质量的石墨烯。（2）在铜箔基底表面预沉积硅纳米粒子后再通过化学气相沉积法得到石墨烯与碳纳米管的复合薄膜。（3）用改进的Hummers氧化还原方法得到石墨烯并构建了光催化降解以及超级电容器功能电极。(4)得到石墨烯WORM存储器件，生物传感器件等。在本项目资助下共发表标注基金号SCI收录论文21篇（影响因子大于5.0的 9 篇），培养博士生1名，硕士研究生3名，圆满完成了课题申请时的预期目标，且课题经费使用合理。