铟是地壳中最稀有的 9 种元素之一，也被欧盟列为战略材料，却广泛应用于手机、电脑触控屏幕中。现在 Paragraf 公司与伦敦大学玛丽王后学院团队成功制造出单层石墨烯阳极，可用来取代有机发光二极管（OLED）中的氧化铟锡，打开电子产品更低成本大门。
除了触控屏幕，多数家庭用物品都含有铟，比如平板电视、太阳能电池板、LED 灯等，主要以氧化铟锡（ITO）形式出现，这种材料既重要但稀缺，被美国化学学会列为 9 种濒危元素之一，因此科学家曾多次尝试以它物替代 ITO，包括奈米碳管、金属奈米线、金属网格、导电聚合物、石墨烯等，但都未发现可在电子或光学设备中具相当性能的材料。
然而，因惊人特性而被誉为神奇材料的石墨烯再度带来好消息。伦敦大学玛丽王后学院团队近日表示，他们带来全世界第一篇证明石墨烯可以在电子/光学设备中取代 ITO 的论文。
石墨烯是一种由单层碳原子组成六角型蜂巢晶格的平面薄膜，与铟不同，碳在地球上含量非常丰富，但具有极薄、牢固坚硬、高导热性、高电子迁移率、低电阻率等一流材料的特性，自问世以来便吸引大量研究热潮，然而举凡 IBM、英特尔、三星等世界大厂，至今也未能实现将大面积石墨烯用于电子设备中。过去，石墨烯应用于 OLED 的主要挑战包括：
- 高薄层电阻：会增加器件功耗
- 低功函数（low work function）：增加覆盖有机层的电洞之能量障壁。
- 难以大面积生产：这是商业化的一大关卡。
多数对石墨烯阳极 OLED 的研究是利用化学气相沉积（CVD）法在金属催化剂（铜或镍箔）上合成，但成果往往降低了石墨烯导电性，想提高导电性通常会在石墨烯和电洞传输层之间引入缓冲层，这又增加了设计复杂性，难以找到平衡点。
现在，Paragraf 与伦敦大学玛丽王后学院团队报告已开发一种新方法，只要利用当前的有机金属化学气相沉积法（MOCVD），就可无需使用金属催化剂生产出基于大面积石墨烯的有机发光二极管，其中一道关键步骤为沉积之前，先掺杂硝酸（HNO3）使石墨烯阳极形成 450 ± 47 Ω sq –1的薄层电阻、增强其导电性，从而使石墨烯-OLED 具有与 ITO-OLED 相当的性能。
该研究打破了过往一直无法将大面积石墨烯用于商业电子设备的僵局，为替代 ITO 打开新大门，并可能带来石墨烯光电应用的新道路。
新论文发表在《Advanced Optical Materials》期刊，更多实验数据内容可点选前方连结查看。
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（首图来源：pixabay）
