作者:大卫·L
麻省理工学院钱德勒 石墨烯的新制造工艺是基于在通过气相沉积工艺沉积石墨烯之后使用中间载体材料层
这种载体使得厚度不到一纳米(十亿分之一米)的超薄石墨烯片可以很容易地从衬底上剥离下来，从而实现快速的卷对卷制造
这些图显示了制造石墨烯片的过程，以及所用概念验证设备的照片(b)
学分:麻省理工学院 一种制造大面积高质量原子级薄石墨烯的新方法可能会导致超轻型、柔性太阳能电池，以及新类别的发光器件和其他薄膜电子器件
这种新的制造工艺是在麻省理工学院开发的，应该相对容易扩大到工业生产，它包括一个中间“缓冲”材料层，这是这项技术成功的关键
缓冲层使得厚度不到一纳米(十亿分之一米)的超薄石墨烯片可以很容易地从衬底上剥离下来，从而实现快速卷对卷制造
麻省理工学院博士后乔瓦尼·阿泽利诺和迈赫迪·塔瓦科利昨天在《高级功能材料》上发表的一篇论文详细描述了这一过程；孔敬、托马斯·帕拉西奥斯和马库斯·布勒教授；麻省理工学院的另外五个人
近年来，寻找一种方法来制造薄的、大面积的、在户外稳定的透明电极一直是薄膜电子学的一个主要任务，用于光电器件的各种应用——要么发光，如计算机和智能手机屏幕，要么发光，如太阳能电池
今天这种应用的标准是氧化铟锡，一种基于稀有和昂贵的化学元素的材料
许多研究小组致力于寻找氧化铟锡的替代品，重点是有机和无机候选材料
石墨烯是一种纯碳的形式，其原子排列成扁平的六边形阵列，具有非常好的电和机械性能，但它非常薄，物理上柔韧，并且由丰富、廉价的材料制成
此外，通过化学气相沉积(CVD)，使用铜作为种子层，它可以容易地以大薄片的形式生长，如孔的小组所证明的
然而，对于器件应用来说，最棘手的部分是找到方法将化学气相沉积生长的石墨烯从其天然铜衬底上释放出来
这种释放过程被称为石墨烯转移过程，往往会在薄片中形成一个撕裂、褶皱和缺陷的网络，从而破坏薄膜的连续性，从而大幅降低其导电性
但是有了这项新技术，阿泽利诺说，“现在我们能够可靠地制造大面积石墨烯片，将它们转移到我们想要的任何基底上，并且我们转移它们的方式不会影响原始石墨烯的电学和机械性能
" 关键是缓冲层，由一种叫做聚对二甲苯的聚合物材料制成，它在原子水平上与它所在的石墨烯片相一致
像石墨烯一样，聚对二甲苯是通过化学气相沉积法生产的，这简化了制造过程和可扩展性
作为这项技术的示范，该团队制作了概念验证太阳能电池，采用了薄膜聚合物太阳能电池材料，电池的两个电极之一采用了新形成的石墨烯层，聚对二甲苯层也用作器件衬底
他们测量了石墨烯薄膜在可见光下接近90%的透光率
与基于氧化铟锡的先进器件相比，原型石墨烯太阳能电池的单位重量输出功率提高了约36倍
它还使用透明电极单位面积材料量的1/200
此外，与氧化铟锡相比，还有一个更基本的优势:“石墨烯几乎是免费的，”阿兹利诺说
“基于石墨烯的超轻器件可以为新一代应用铺平道路，”他说
“因此，如果你考虑便携式设备，单位重量的功率就成了一个非常重要的品质因数
如果我们可以在你的平板电脑上部署一个透明的太阳能电池，能够给平板电脑本身供电，会怎么样？“尽管还需要一些进一步的开发，但这种新方法最终应该是可行的，”他说
缓冲材料聚对二甲苯广泛用于微电子工业，通常用于封装和保护电子器件
所以供应链和使用这种材料的设备已经很普遍了，阿兹利诺说
在现有的三种聚对二甲苯中，研究小组的测试表明，其中一种含有更多的氯原子，是目前最有效的应用
当层被夹在一起时，富含氯的聚对二甲苯与下层石墨烯的原子接近性提供了进一步的优势，通过为石墨烯提供一种“掺杂”，最终为大面积石墨烯的导电性改善提供了更可靠和非破坏性的方法，这与迄今为止已经测试和报道的许多其他方法不同
“石墨烯和聚对二甲苯薄膜总是面对面的，”阿兹利诺说
“所以基本上，兴奋剂的作用一直存在，因此优势是永久性的
"
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