以石墨烯为透明导电阳极的有机电致发光基础研究

本项目探索以石墨烯代替铟锡氧化物（ITO）为透明导电阳极的有机电致发光。目前絕大部分有机电致发光以ITO为阳极材料，但ITO有资源稀缺等不足。制备大面积的均匀石墨烯材料并通过掺杂控制其载流子浓度与通过生长与转移控制石墨烯层数, 石墨烯很可能成为有机电致发光优越的透明导电阳极材料。拟采用的提高石墨烯阳极有机电致发光效率的主要措施：1）研究并改善石墨烯阳极与有机空穴转输材料之间的界面与接触；2）在保证石墨烯阳极有足够高的透光率和足够低的方块电阻的条件下，调控石墨烯阳极载流子浓度和层数，使阳极的空穴注入流与阴极的电子注入流相匹配。与ITO阳极相比较, 石墨烯阳极的优势是：资源丰富，载流子浓度可控, 透光性能更好。与薄膜微晶硅阳极相比较, 石墨烯阳极的优势是：本身是迁移率很高的薄膜单晶材料，方块电阻可以更低，透光性能更好. 折射率较低。

摘要：石墨烯这个人类首次获得的严格意义下的二维材料因具有出众的物理特性而成为被普遍关注的新型优异光电子材料。它非常合适作为电致发光器件的电极。本项目原订的研究目标都已经完成。有两方面成果比较突出。1.在我们之前，文献上以石墨烯为阳极的研究中，都是首先在Cu、Ni等衬底上生长石墨烯，然后将石墨烯转移到发光二极管衬底上而成为阳极的。我们首次提出并实现在Cu衬底上生长石墨烯，不经转移，在Cu/石墨烯复合阳极上制备出有机高效率发光二极管。利用Cu具有很高的导电率，实现了方块电阻极低（10-3-10-4 Ω/ sq ）的Cu/石墨烯复合阳极。其方块电阻比ITO阳极低4-5个量级，比石墨烯阳极低5-7个量级,从而实现了高效率发光。论文发表在影响因子大于10的Adv. Funct. Mater.上。2. 由于石墨烯的功函数较高（~4.3 eV），文献上虽有许多石墨烯作为电致发光二极管阳极的报导，但罕见有石墨烯作为电致发光二极管阴极的报导。我们首次通过采用Bphen:Cs2CO3修饰石墨烯,使功函数从4.27eV降为3.47 eV，加上其他创新，实现了以石墨烯为透明阴极的高效率有机电致发光二极管。在此基础上，我们又实现了采用石墨烯作为透明阴极又作为透明阳极的全透明有机电致发光二极管，相关论文正在撰写中。