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现有透明导电薄膜存在的近红外光区域吸收系数大、易碎、成本逐渐增加以及稀有金属资源稀缺等缺点已经逐渐制约其发展。因此寻求高透明度、不易破碎、甚至柔性可弯曲的薄膜材料和成膜工艺,是多个战略新兴产业的开发前沿和关键所在。而新型二维材料——石墨烯自2004年被成功制备以来,受到了科学界极大地关注,并成为材料物理学界的研究重点。单层石墨烯具有良好的透过率(97.7%)以及优异的导电性能(电阻率仅为10-6Ω·cm),使得石墨烯薄膜具有应用于透明导电电极领域的可能性。本课题拟通过石墨烯薄膜制备、转移及掺杂工艺的研究和开发,实现高电导高透过率石墨烯薄膜的制备,从而实现其在光电领域中替代ITO作为透明导电膜的应用,使得透明导电膜在电学性能、透过率、可弯曲以及原材料供应等方面均得到改善和提高,以满足光电器件未来对于透明导电膜的需求,同时亦促进石墨烯薄膜实现产业化的应用。主要工作以及结果如下: 利用以甲烷为碳源,铜箔为催化基底的低压化学气相沉积法,成功制备出质量高、缺陷少的单层大面积石墨烯薄膜。其单层透过率在97.4%,方块电阻为600-900Ω/□。并通过实验发现催化基底的表面处理以及生长过程中的碳源浓度与生长时间对石墨烯薄膜生长质量的具有极大的影响。催化基底表面越干净越平整、甲烷浓度较低并且生长时间较长的条件下能够获得质量高、缺陷少的石墨烯薄膜。 开发膜转移技术,通过聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)辅助溶解基底转移法以及聚二甲基硅氧烷(PDMS)支撑鼓泡法转移石墨烯薄膜,获得位于目标衬底上的石墨烯薄膜。并发现转移过程中PMMA膜厚、石墨烯与衬底结合力等对石墨烯转移质量有重要影响。其中聚二甲基硅氧烷(PDMS)支撑鼓泡法转移相对现有鼓泡转移方法提高了鼓泡法转移石墨烯的稳定性与成功率,并提高了转移过程中生长上石墨烯的铜箔的利用率。 为实现石墨烯薄膜的高导电,开发了石墨烯叠层以及掺杂技术。通过叠层,可以将石墨烯薄膜方块电阻从700Ω/□降到300Ω/□;利用化学修饰掺杂使石墨烯薄膜的方块电阻降为150Ω/□,同时保证透过率在92.8%。利用以五氯吡啶为源的氮掺杂实现晶格掺杂技术,通过掺杂石墨烯薄膜的两步制备方法,所制备的石墨烯薄膜载流子迁移率为321 cm2/Vs,并表现出明显的n型半导体的特征。 通过如上工作,我们的结果已接近石墨烯薄膜应用于透明导电薄膜领域的要求,为进一步改进薄膜特性和后一步器件制作打下了良好的基础。