石墨烯透明导电薄膜1. 石墨烯的基本性质透明导电薄膜是指在可见光区的平均透光率大于80%，电阻率在 10-3cm 以下的薄膜，由于其在可见光区范围的高透光率和其接近金属的导电率而成为一种重要的光电信息材料。目前研究和应用最广泛的是金属氧化物透明导电薄膜( TCO) ，其中 ITO 和 FTO 最具代表性，这些薄膜具有有高载流子浓度( 1018～1021cm-3) 和低电阻率 ( 10-4～10-3cm) ，且可见光透射率达80%～90%，膜层硬度高, 耐磨, 耐化学腐蚀（ HF 酸除外），膜层具有很好的酸刻、光刻性能，便于细微加工。由于这些优点ITO 薄膜已被广泛应用于平面显示和太阳光伏能源系统中。一般来说， 高透明性与高导电性是互为相反的性质。从这一点来看， ITO 正好处在透明性与导电性微妙的此消彼长（Trade-off）关系的边缘线上（图1）。这也是超越ITO 的替代材料迟迟没有出现的原因。然而 ITO 在蓝光和近红光区域内吸收系数大， 成本高， 易碎性， 离子扩散以及稀有金属资源限制等缺点成为其发展的瓶颈。对于红外探测器太阳能电池柔性显示器以及激光器的高端产品需求更是望而止步，因此，可弯曲、重量轻、不易破碎可采用卷轴式工业化连续生产方式的产品倍受青睐。图 1 既能透过光线也能通过电流石墨烯是继碳纳米管和富勒烯被发现后，首度被发现的一种能够在自然界中稳定存在的碳二维晶体。 石墨烯在理论上有望避开这种此消彼长的关系成为理想的透明导电膜。其原因是，由于载流子迁移率非常高 （载流子迁移率可超过20000 cm2/Vs，载流子密度为~ 2 ×1011 cm-2），即使载流子密度较低，导电性也不容易下降。而载流子密度较低的话， 会比较容易穿过更大波长范围的光。相当于单个原子的超薄厚度同样有助于提高透明性。不仅是可见光， 石墨烯还可透过大部分红外线，这一性质目前已为人所知。 除此之外， 石墨烯在电子器件中还具有传统材料不可比拟的优点 : 第一，石墨烯有完美的杂化结构， 大的共轭体系使其电子传输能力很强， 而且合成石墨烯的原料可以是天然石墨，层状石墨烯的提纯相比碳纳米管成本低很多 ; 第二，石墨烯具有高热导性能( ～5000W/m K) ， 可以很快地散发热量，提高器件的连续运行能力; 第三，在柔性基底应用中，高化学稳定性和强机械性能 ( 拉伸强度和杨氏模量分别可达130 GPa和 1 TPa)方面比传统 TCO 材料更有优势。作为透明导电薄膜的制备材料，最受人关注的还是其透光率和导电性问题。 石...
