中國粉體網訊 美國紐約州布魯克海文國家實驗室(Brookhaven National Laboratory；BNL)的科學家們發現一種更有效的摻雜機制，有助于在普通玻璃上直接生長石墨烯薄層。
石墨烯是一種具有高遷移率的碳原子單層，科學家們已經針對微電子與光電組件開發出一種可擴展且低成本的工藝。石墨烯具有高導電性與透明度，使其成為透明導電電極的理想替代方案，可在太陽能電池、有機發光二極管(OLED)、平面顯示器與觸控屏幕等應用中，取代較脆弱且昂貴的銦錫氧化物(ITO)。
科學家們在鈉鈣玻璃(Soda Lime Glass)——玻璃瓶與窗戶最常使用的玻璃——基板上打造石墨烯組件，并發現存在玻璃中的鈉可作為石墨烯的摻雜劑。甚至是在暴露于空氣中經過幾星期后，存在于組件中的這種效應仍然極其強勁。
如上的掃瞄式電子顯微鏡圖所示，白色比例尺測得該組件為10um；而以CIGS/石墨烯接口的穿透式電子顯微鏡圖來看，白色比例尺測得100nm
Source：Brookhaven National Laboratory
“鈉鈣玻璃內部存在的鈉為石墨烯帶來了高遷移率，這在許多工藝中至關重要，在實現過程中也存在挑戰性，”Voxtel, Inc.資深科學家Nanditha Dissanayake表示。Nanditha Dissanayake先前曾任職于布魯克海文國家實驗室(Brookhaven Lab)。
該研究隊最初是從優化太陽能電池著手，先在銅銦鎵硒(CIGS)半導體上堆棧太陽能電池中所包含的石墨烯薄膜，然后再堆棧于產業級的鈉鈣玻璃玻璃基板上。 科學家們接著為新系統進行初步測試，從而為后續的摻雜效應測試提供基準。但這些測試暴露出一些不可思議之處：無需加入額外的化學物質，石墨烯已經實現最佳化摻雜了。
在該研究中所使用的石墨烯場效晶體管機制示意圖。該組件由太陽能電池(包括堆棧于高性能CIGS半導體頂部的石墨烯)組成，再堆棧于鈉鈣玻璃、SLG或BSG等材料的基板上
Source：Brookhaven National Laboratory
根據研究結果發現，鈉原子摻雜石墨烯并可形成制造晶體管組件的重要組成部份——這些晶體管具有不同的電洞密度，從而導致晶體管活動。為了確實找到有利的機制，研究人員以鈉作為摻雜劑，致力于探索該系統及其于不同情況下的性能，包括在各種基板上(無論是否采用鈉)制造組件與測量摻雜強度。
除了美國能源部(DoE)旗下布魯克海文國家實驗室，這項研究并獲得了石溪大學(Stony Brook University；SBU)以及紐約州立大學理工學院(SUNY Polytechnic Institute)的納米科學與工程學院等單位的共同合作。
科學家們目前還需要更深入地探索摻雜機制的基礎，以及更詳細地研究材料在暴露于現實運作條件期間的韌性。然而，根據最初的研究結果顯示，采用玻璃石墨烯的途徑比其他許多摻雜機制更能有效防止退化。
石墨烯是一種具有高遷移率的碳原子單層，科學家們已經針對微電子與光電組件開發出一種可擴展且低成本的工藝。石墨烯具有高導電性與透明度，使其成為透明導電電極的理想替代方案，可在太陽能電池、有機發光二極管(OLED)、平面顯示器與觸控屏幕等應用中，取代較脆弱且昂貴的銦錫氧化物(ITO)。
科學家們在鈉鈣玻璃(Soda Lime Glass)——玻璃瓶與窗戶最常使用的玻璃——基板上打造石墨烯組件，并發現存在玻璃中的鈉可作為石墨烯的摻雜劑。甚至是在暴露于空氣中經過幾星期后，存在于組件中的這種效應仍然極其強勁。
Source：Brookhaven National Laboratory
“鈉鈣玻璃內部存在的鈉為石墨烯帶來了高遷移率，這在許多工藝中至關重要，在實現過程中也存在挑戰性，”Voxtel, Inc.資深科學家Nanditha Dissanayake表示。Nanditha Dissanayake先前曾任職于布魯克海文國家實驗室(Brookhaven Lab)。
該研究隊最初是從優化太陽能電池著手，先在銅銦鎵硒(CIGS)半導體上堆棧太陽能電池中所包含的石墨烯薄膜，然后再堆棧于產業級的鈉鈣玻璃玻璃基板上。 科學家們接著為新系統進行初步測試，從而為后續的摻雜效應測試提供基準。但這些測試暴露出一些不可思議之處：無需加入額外的化學物質，石墨烯已經實現最佳化摻雜了。
Source：Brookhaven National Laboratory
根據研究結果發現，鈉原子摻雜石墨烯并可形成制造晶體管組件的重要組成部份——這些晶體管具有不同的電洞密度，從而導致晶體管活動。為了確實找到有利的機制，研究人員以鈉作為摻雜劑，致力于探索該系統及其于不同情況下的性能，包括在各種基板上(無論是否采用鈉)制造組件與測量摻雜強度。
除了美國能源部(DoE)旗下布魯克海文國家實驗室，這項研究并獲得了石溪大學(Stony Brook University；SBU)以及紐約州立大學理工學院(SUNY Polytechnic Institute)的納米科學與工程學院等單位的共同合作。
科學家們目前還需要更深入地探索摻雜機制的基礎，以及更詳細地研究材料在暴露于現實運作條件期間的韌性。然而，根據最初的研究結果顯示，采用玻璃石墨烯的途徑比其他許多摻雜機制更能有效防止退化。
