[发明专利]透明电极及包括其的电子材料

说明书

相关申请的引用

要求以下国内优先权申请和国外优先权申请的优先权并通过引用将其并入：

“相关申请的引用

本申请依据35U.S.C.第119条要求于2012年5月15日提交的韩国专利申请序列号10-2012-0051552的权益，特此通过引用将其全部内容并入本申请。”

技术领域

本发明涉及一种透明电极及包括其的电子材料。

背景技术

总体而言，自从如显示器件、发光二极管、和太阳能电池等各种器件（设备）将光转换以形成影像或产生电力以来，这些器件使用可以转换光的透明电极作为主要元件。透明电极由满足以下条件的薄膜组成：比电阻小于1×10^-3Ω/cm，表面电阻率小于10³Ω/sq（10³Ω/平方）以及在380至780nm的可见光区域内透射率大于80%。

最熟知的铟锡氧化物（ITO）被广泛用作透明电极材料。然而，ITO具有以下缺点，如由于在薄膜制造期间在真空条件下的制造工艺而引起的高生产成本，以及由于当器件弯曲或折叠时产生裂纹而造成电阻增加和寿命缩短。此外，随着铟消耗的增加，经济效益由于价格上涨而受损。由于已经认识到全球铟储量的减少以及由铟制造的透明电极的化学和电学缺陷，所以正努力寻找可以替代铟的电极材料。

此外，电子器件和半导体器件使用硅作为活性层。室温下，硅的载流子迁移率约为1000cm²/Vs，但是需要能够代替硅的新材料用于制造更快更好的器件。

最近，进行了使用石墨烯透明电极替代ITO透明电极的各种研究。石墨烯即使在紫外区也与可见区一样具有非常透明的性质，能够提供不同于ITO的非常薄的电极。通过石墨烯的高热导率可以克服存在于光发射器件中最显著的热辐射问题。

已经熟知石墨烯（石墨的一层）作为具有优良电学、光学和物理学性质的下一代新材料。然而，如由石墨分离出石墨烯的能够大量生产的方法，通过氧化石墨使石墨膨胀并将石墨分离成多于一层，从而得到氧化石墨烯。氧化石墨烯至今被认为是电不能流过的绝缘体，这是由于在氧化过程中由内部苯环的断裂而引起的一些官能团（-OH、-COOH等）的产生。

因此，为了真正地利用作为导体或半导体的电学性能，制备并使用通过还原剂（HI、NH₂NH₂等）恢复苯环而得到的还原的氧化石墨烯。然而，由于缺陷依然没有被修复，还原氧化石墨烯与氧化之前的石墨烯相比具有较低的电学性能。

因此，对于用于不同用途的透明电极材料，急需开发可以代替传统材料的电极材料。

相关技术文献

专利文献

专利文献1：美国专利公开号2010-0291438

发明内容

为了克服上述问题已发明了本发明，因此，本发明的目的是提供可以替代构成传统透明电极材料的各种形状的透明电极以及包括该透明电极的电子材料。

根据本发明的一方面，为了实现该目的，提供了一种透明电极，其包括基板、形成在基板上的第一电极层、以及形成在第一电极层上方和/或下方的氧化石墨烯层。

第一电极层可以由导体和/或半导体形成。

当第一电极层是导体时，该导体可以由选自由以下各项所组成的组中的至少一种形成：金属材料、碳材料、金属氧化物材料、以及导电聚合物。

导体中的金属材料可以选自由Cu、Al、Ag、Au、Pt、Ni、Pd、Fe、Zn、以及Ti所组成的组中的至少一种。

导体中的碳材料可以是选自由碳纳米管（CNT）、碳纳米纤维（CNF）、炭黑、石墨烯、富勒烯、以及石墨所组成的组中的至少一种。

导体中的金属氧化物材料优选透明导电氧化物。

金属氧化物可以是选自Cd、Zn、In、Pb、Mo、W、Sb、Ti、Ag、Mn、Sn、Zr、Sr、Ga、Si、以及Cr所组成的组中的至少一种。

导体中的导电聚合物可以是选自由聚(3,4-亚乙基二氧基噻吩)、聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、以及聚氮化硫所组成的组中的至少一种。

当第一电极层是半导体时，该半导体可以由选自由锗（Ge）、硅（Si）、砷化镓（GaAs）、以及磷化铟（InP）所组成的组中的至少一种形成。

进一步地，根据本发明的各种实施例，第一电极层可以具有选自由层、颗粒、状、纤维、带、管、以及网格所组成的组中的至少一种形状。

因此，考虑到透光度，形成的氧化石墨烯层的厚度优选小于100nm。