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石墨片进军液晶显示器产业

导读: 厚度仅一个原子的石墨片(Graphene)又多了一项应用潜力。四年前制作出石墨片的研究团队最近发现,石墨片具有做为液晶显示器(LCD)透明电极的理想光学性质,他们还发展出一项新的石墨制造技术,摆脱了传统技术无法量产的问题。

    厚度仅一个原子的石墨片(Graphene)又多了一项应用潜力。四年前制作出石墨片的研究团队最近发现,石墨片具有做为液晶显示器(LCD)透明电极的理想光学性质,他们还发展出一项新的石墨制造技术,摆脱了传统技术无法量产的问题。

    LCD中的电极必须采用高度透明的导体,氧化铟锡(ITO)是常见的选项。然而铟是昂贵的稀有金属,且氧化铟锡会释出铟和氧离子,干扰液晶正确排列。最近,英国曼彻斯特大学的Andre Geim与俄罗斯微电子技术研究所的Kostya Novoselov等人发现,石墨片比氧化铟锡更适合做为LCD的电极材料。石墨片非常安定,不会释出离子进入配向层而影响其效率并导致残影(image sticking),它也比氧化铟锡透明,Geim团队的研究显示其光穿透率约为98%,而氧化铟锡则在82到85%之间。

    除了高透光率外,石墨薄片薄膜电阻值(sheet resistance)只有6kΩ,若加上聚乙烯醇(polyvinyl alcohol)配向层,电阻值会步降至400 Ω,进一步的化学掺杂能将电阻值降至50 Ω。相形之下,氧化铟锡若要达到石墨片的透明度,其薄膜电阻值将会暴增。

    石墨片是由碳构成的二维平面结构,制作上通常是利用胶带“撕下”石墨上的一层,此制程称为微力学解理(micromechanical cleavage)或“胶带法”(Scotch tape method),由于一次只能制造出几片石墨片,因此不太可能商业化。所幸Geim团队已经研发出能够大量生产的技术:首先把石墨结晶浸泡于二甲基甲酰胺(dimethylformamide, DMF)中,然后施加三小时以上的超声波,借助声裂作用(sonication)使DMF中的石墨分解成片状,接着以离心力除去石墨片上多余的石墨层,最后在氢气与氩气中以250°C退火两个小时。此方法制造出的石墨片厚度可由一层到四层,但其光学性质与微力学解理方法制成的石墨片一致。

    Geim团队并不打算自己将石墨薄片电极商业化生产,不过已有LCD厂商表示对其研究感到兴趣。该团队稍后将发表更多关于石墨薄片的光学性质研究结果。(编辑:于占涛)

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