石墨片進(jìn)軍液晶顯示器產(chǎn)業(yè)

厚度僅一個原子的石墨片(Graphene)又多了一項應(yīng)用潛力。四年前制作出石墨片的研究團(tuán)隊最近發(fā)現(xiàn)，石墨片具有做為液晶顯示器(LCD)透明電極的理想光學(xué)性質(zhì)，他們還發(fā)展出一項新的石墨制造技術(shù)，擺脫了傳統(tǒng)技術(shù)無法量產(chǎn)的問題。

LCD中的電極必須采用高度透明的導(dǎo)體，氧化銦錫(ITO)是常見的選項。然而銦是昂貴的稀有金屬，且氧化銦錫會釋出銦和氧離子，干擾液晶正確排列。最近，英國曼徹斯特大學(xué)的Andre Geim與俄羅斯微電子技術(shù)研究所的Kostya Novoselov等人發(fā)現(xiàn)，石墨片比氧化銦錫更適合做為LCD的電極材料。石墨片非常安定，不會釋出離子進(jìn)入配向?qū)佣绊懫湫什?dǎo)致殘影(image sticking)，它也比氧化銦錫透明，Geim團(tuán)隊的研究顯示其光穿透率約為98%，而氧化銦錫則在82到85%之間。

除了高透光率外，石墨薄片薄膜電阻值(sheet resistance)只有6kΩ，若加上聚乙烯醇(polyvinyl alcohol)配向?qū)?，電阻值會步降?00 Ω，進(jìn)一步的化學(xué)摻雜能將電阻值降至50 Ω。相形之下，氧化銦錫若要達(dá)到石墨片的透明度，其薄膜電阻值將會暴增。

石墨片是由碳構(gòu)成的二維平面結(jié)構(gòu)，制作上通常是利用膠帶“撕下”石墨上的一層，此制程稱為微力學(xué)解理(micromechanical cleavage)或“膠帶法”(Scotch tape method)，由于一次只能制造出幾片石墨片，因此不太可能商業(yè)化。所幸Geim團(tuán)隊已經(jīng)研發(fā)出能夠大量生產(chǎn)的技術(shù)：首先把石墨結(jié)晶浸泡于二甲基甲酰胺(dimethylformamide, DMF)中，然后施加三小時以上的超聲波，借助聲裂作用(sonication)使DMF中的石墨分解成片狀，接著以離心力除去石墨片上多余的石墨層，最后在氫氣與氬氣中以250°C退火兩個小時。此方法制造出的石墨片厚度可由一層到四層，但其光學(xué)性質(zhì)與微力學(xué)解理方法制成的石墨片一致。

Geim團(tuán)隊并不打算自己將石墨薄片電極商業(yè)化生產(chǎn)，不過已有LCD廠商表示對其研究感到興趣。該團(tuán)隊稍后將發(fā)表更多關(guān)于石墨薄片的光學(xué)性質(zhì)研究結(jié)果。(編輯:于占濤)