要以石墨烯製作新穎的可撓式電子及光電元件，必須先在石墨烯上打造半導性奈米結構，這可是個困難的挑戰，因為石墨烯碳原子間為sp2混成鍵結，造就了石墨烯化學不活潑的本性。最近美國科學家發現了解決之道：他們發展出一種能改變石墨烯表面特性但又能保有其獨特電子性質的製程，成功地在石墨烯上成長氧化鋅(ZnO)奈米線陣列。
麻省理工學院(MIT)的Silvija Gradecak等人使用導電聚合物中間層修改石墨烯的表面性質，並在此聚合物層上合成出氧化鋅種子層，再藉由低溫水熱法(hydrothermal process)，讓氧化鋅奈米線陣列井然有序地成長於石墨烯上。Gradecak指出，此聚合物鍍膜製程、氧化鋅種子層沉積以及氧化鋅奈米線水熱成長法皆能在一般環境下以溶液形式進行。此外，此介面導電聚合物鍍膜使得氧化鋅奈米線與石墨烯之間能有效率地傳輸電荷，因此保有石墨烯原本的電子性質。
MIT團隊使用他們的氧化鋅奈米線-石墨烯複合結構，搭配兩種光伏材料─硫化鉛量子點(PbS quantum dot)及共軛聚合物P3HT，來製作太陽電池，兩種元件的轉換效率分別為4.2%及0.5%。
在氧化鋅奈米線/P3HT複合式太陽能電池方面，他們將P3HT溶液旋轉塗佈在氧化鋅奈米線陣列上，接著加熱基板以確保P3HT能最佳滲透入奈米線陣列的縫隙間，最後再蒸鍍上金質頂陽極。使用氧化鋅奈米線的優點在於奈米線的間隔與共軛聚合物P3HT的激子擴散長度相當(約20 nm)，再加上奈米線/P3HT異質接面的大表面積介面，電荷可經由一維傳輸路徑有效率地從此裝置結構中萃取出來。
氧化鋅奈米線/硫化鉛量子點複合太陽電池的製作稍有不同，研究人員使用連續逐層旋轉塗佈將膠狀硫化鉛量子點滲入奈米線陣列中。控制量子點的成份以及大小即能調整元件的能隙，目的在使元件能吸收最寬的太陽光譜。
Gradecak表示，他們的方法不僅簡單而且不會破壞石墨烯原本的電子性質，因此可望應用於許多奈米電子元件如發光二極體的製造上。他們目前正利用此溶液製程法研究其他以石墨烯作為電極的光伏系統，希望能打造出效能相當或更佳的光電元件。詳見Nano Lett.|DOI: 10.1021/nl303920b。
原始網站: http://nanotechweb.org/cws/article/tech/51909
譯者:翁任賢(成功大學物理系)
責任編輯:蔡雅芝
麻省理工學院(MIT)的Silvija Gradecak等人使用導電聚合物中間層修改石墨烯的表面性質，並在此聚合物層上合成出氧化鋅種子層，再藉由低溫水熱法(hydrothermal process)，讓氧化鋅奈米線陣列井然有序地成長於石墨烯上。Gradecak指出，此聚合物鍍膜製程、氧化鋅種子層沉積以及氧化鋅奈米線水熱成長法皆能在一般環境下以溶液形式進行。此外，此介面導電聚合物鍍膜使得氧化鋅奈米線與石墨烯之間能有效率地傳輸電荷，因此保有石墨烯原本的電子性質。
MIT團隊使用他們的氧化鋅奈米線-石墨烯複合結構，搭配兩種光伏材料─硫化鉛量子點(PbS quantum dot)及共軛聚合物P3HT，來製作太陽電池，兩種元件的轉換效率分別為4.2%及0.5%。
在氧化鋅奈米線/P3HT複合式太陽能電池方面，他們將P3HT溶液旋轉塗佈在氧化鋅奈米線陣列上，接著加熱基板以確保P3HT能最佳滲透入奈米線陣列的縫隙間，最後再蒸鍍上金質頂陽極。使用氧化鋅奈米線的優點在於奈米線的間隔與共軛聚合物P3HT的激子擴散長度相當(約20 nm)，再加上奈米線/P3HT異質接面的大表面積介面，電荷可經由一維傳輸路徑有效率地從此裝置結構中萃取出來。
氧化鋅奈米線/硫化鉛量子點複合太陽電池的製作稍有不同，研究人員使用連續逐層旋轉塗佈將膠狀硫化鉛量子點滲入奈米線陣列中。控制量子點的成份以及大小即能調整元件的能隙，目的在使元件能吸收最寬的太陽光譜。
Gradecak表示，他們的方法不僅簡單而且不會破壞石墨烯原本的電子性質，因此可望應用於許多奈米電子元件如發光二極體的製造上。他們目前正利用此溶液製程法研究其他以石墨烯作為電極的光伏系統，希望能打造出效能相當或更佳的光電元件。詳見Nano Lett.|DOI: 10.1021/nl303920b。
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譯者:翁任賢(成功大學物理系)
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