JPWO2020178974A1 - グラフェン含有膜、その製造方法、グラフェン含有膜積層体および光電変換素子 - Google Patents
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Abstract
[解決手段]グラフェン骨格にポリエチレンイミン鎖が結合したグラフェンを含有するグラフェン含有膜であって、ITO膜上で測定された前記グラフェン含有膜のX線光電子分光スペクトルにおいて、結合エネルギーが288eVの位置における光電子強度に対する、C1s軌道のエネルギーピーク位置における光電子強度の比が5.5〜20であるグラフェン含有膜。このグラフェン含有膜は、酸化グラフェン含有膜にポリアルキレンイミン存在下で加熱処理し、さらに還元剤存在下で加熱処理することで得ることができる。このグラフェン含有膜は、光電変換素子の光電変換層と電極との間に設置することができる。
Description
(a)酸化グラフェン水分散液にポリアルキレンイミンを添加し加熱する工程と、
(b)前記工程(a)で得られた分散液に還元剤を添加し加熱する工程と、
(c)前記工程(b)で得られた分散液を基材に塗布する工程と、
をこの順に含むものである。
ポリエチレンイミン鎖が結合したグラフェン含有膜上に酸化グラフェン膜が積層した構造を有するものである。
前記グラフェン含有膜はグラフェン骨格にポリエチレンイミン鎖が結合したグラフェンを含有するグラフェン含有膜であって、ITO膜上で測定された前記グラフェン含有膜のX線光電子分光スペクトルにおいて、結合エネルギーが288eVの位置における光電子強度に対する、C1s軌道のエネルギーピーク位置における光電子強度の比が5.5〜20であるものである。
陽極と、陰極と、前記陽極と前記陰極との間に設置された光電変換層と、前記陽極と前記光電変換層との間に、陽極側からポリエチレンイミン鎖が結合したグラフェン含有膜上に酸化グラフェン膜が積層した構造を有するものである。
まず、図1を用いて、第1の実施形態に係るグラフェン含有膜の構造について説明する。
実施形態によるグラフェン含有膜は、図1に模式的に示されているようにシート形状を有するグラフェンが1層〜数層積層した構造を有している。積層されているグラフェン層の数は特に限定されないが、十分な、透明性、導電性、またはイオンの遮蔽効果を得ることができるように1〜6層であることが好ましく、2〜4層であることがより好ましい。
またFermi−edge の位置を確認するため、表面をAr イオンエッチング(クリーニング)した金の測定を行う。
第2の実施形態に係るグラフェン含有膜の製造法について説明する。
(a)酸化グラフェン水性分散液にポリアルキレンイミンを添加し加熱する工程と、
(b)前記工程(a)で得られた分散液に還元剤を添加し加熱する工程と、
(c)前記工程(b)で得られた分散液を基材に塗布する工程と
をこの順に含む。
工程(c)に引き続き、必要に応じて、得られた膜を乾燥させることもできる。
図2を用いて、第3の実施形態であるグラフェン含有膜積層体(以下、単に積層体ということがある)の構成について説明する。図2は、本実施形態に係る積層体200の構成概略図である。積層体200は、グラフェン含有膜200a上に酸化グラフェン膜200bが積層した構造を有する。
図3を用いて、第4の実施形態の一つに係る光電変換素子の構成について説明する。図3は、本実施形態に係る太陽電池セル300(光電変換素子)の構成概略図である。太陽電池セル300は、このセルに入射してきた太陽光L等の光エネルギーを電力に変換する太陽電池としての機能を有する素子である。太陽電池セル300は、陰極である透明電極301と光電変換層303の間にグラフェン含有膜302を有する。図3では陰極を透明電極としたが、陽極を透明電極としてもよいし、両者とも透明電極としてもよい。
図4を用いて、第4の別の実施形態に係る光電変換素子の構成について説明する。図4は、本実施形態に係る有機EL素子400(光電変換素子)の構成概略図である。有機EL素子400は、この素子に入力された電気エネルギーを光Lに変換する発光素子としての機能を有する素子である。有機EL素子400は、陰極である透明電極401と光電変換層403の間にグラフェン含有膜402を有する。図4では陰極を透明電極としたが、陽極を透明電極としてもよいし、両者とも透明電極としてもよい。
図5を用いて、第5の実施形態の一つに係る光電変換素子の構成について説明する。図5は、本実施形態に係る太陽電池セル500(光電変換素子)の構成概略図である。太陽電池セル500は、このセルに入射してきた太陽光L等の光エネルギーを電力に変換する太陽電池としての機能を有する素子である。太陽電池セル500は、陽極である透明電極501と光電変換層503の間に、グラフェン含有膜502aと酸化グラフェン膜502bを有する積層体502を有する。図5では陽極を透明電極としたが、陰極を透明電極としてもよいし、両者とも透明電極としてもよい。
図6を用いて、第5の実施形態の一つに係る光電変換素子の構成について説明する。図6は、本実施形態に係る有機EL素子600(光電変換素子)の構成概略図である。有機EL素子600は、この素子に入力された電気エネルギーを光Lに変換する発光素子としての機能を有する素子である。有機EL素子600は、陽極である透明電極601と光電変換層603の間に、グラフェン含有膜602aと酸化グラフェン膜602bを有する積層体602を有する。図6では陽極を透明電極としたが、陰極を透明電極としてもよいし、両者とも透明電極としてもよい。
(実施例1)
単層酸化グラフェンシートの含有率が80質量%以上の酸化グラフェンの水分散液(濃度0.05wt%)30g中に分岐ポリエチレンイミン水溶液(濃度10wt%)2gを添加し、90℃で1時間加熱した後、水和ヒドラジン2gを添加し、さらに90℃で1時間加熱する。得られる混合物を12000rpmで遠心分離し、沈殿物を得る。沈殿物を水で再分散させた後、12000rpmで遠心分離し、沈殿物を得る。この操作を2回行い、未反応のポリエチレンイミンと水和ヒドラジンを除去する。得られる沈殿を乾燥後、エタノールで分散してグラフェン含有物のエタノール分散液を作製する。
水和ヒドラジンを添加しないことを除いては実施例1と同様にグラフェン含有膜を作製する。図7にC1sに対応するXPSスペクトルを、図8にN1sに対応するXPSスペクトルを示す。図7からRC1sは5.2である。図8からEN1sは399.7eVである。
ガラス上に10μmピッチの白金櫛形電極を形成し、その上に上記エタノール分散液をドロップコートし、120℃のホットプレートで乾燥し、直流電源を用いて電圧−電流カーブを測定した結果を図9に示す。実施例1と比べ電気抵抗が約2倍であり、また仕事関数は3.8eVと実施例1と比べて若干大きく、陰極電極としての性能が劣る。
実施例1と同様にして、ITO/銀合金/ITO上にグラフェン含有膜を形成し、さらにその上に酸化グラフェンの水分散液を基材から500μmの距離に設置したバーコーターでメニスカス塗布し、赤外線ヒーターで乾燥して積層体を作製する。UPSにより測定した仕事関数は4.9eVであり陽極電極に適する。
比較例1と同様にして、ITO/銀合金/ITO上にグラフェン含有膜を形成し、さらにその上に酸化グラフェンの水分散液を基材から500μmの距離に設置したバーコーターでメニスカス塗布し、赤外線ヒーターで乾燥して積層体を作製する。UPSにより測定した仕事関数は4.7eVであり陽極電極として用いることができる。
単層酸化グラフェンシートの比率が80質量%以上の酸化グラフェンの水分散液(濃度0.05wt%)30 g中に分岐ポリエチレンイミン水溶液(濃度10wt%)0.5gを添加し、90℃で1時間加熱した後、水和ヒドラジン0.2gを添加し、さらに90℃で30時間加熱する。得られる混合物を12000rpmで遠心分離し、沈殿物を得る。沈殿物を水で再分散させた後12000rpmで遠心分離し、沈殿物を得る。この操作を2回行い、未反応のポリエチレンイミンと水和ヒドラジンを除去する。得られる沈殿を乾燥後、水で分散しグラフェン含有物の水分散液を作製する。
実施例1と同様の方法で、PETフィルム上にグラフェン含有膜を作製する。次に直径20nmの銀ナノワイヤのイソプロパノール分散液をバーコーターでメニスカス塗布し、赤外線で乾燥する。その上にさらに実施例1と同様の方法で、グラフェン含有膜を作製する。この試料の仕事関数は3.7eVであり陰極に適する。
図10に示す太陽電池セル1000を作成する。
実施例1で得られるグラフェン含有物のエタノール分散液を用いる代わりに比較例1で得られるグラフェン含有物のエタノール分散液を用いることを除いては実施例6と同様にして太陽電池セルを作製する。
図11に示す有機EL素子1100を作成する。
図12に示す透明な太陽電池セル1200を作成する。
70℃でホール輸送層1206と接触させ銀ナノワイヤをホール輸送層1206上に転写して上部透明電極1207を作製する。その上にPETフィルム1208を貼り合わせる。
単層酸化グラフェンシートの含有率が80質量%以上の酸化グラフェンの水分散液(濃度0.05wt%)30g中に分岐ポリエチレンイミン水溶液(濃度10wt%)2gを添加し、90℃で1.5時間加熱する。次にナトリウムボロハイドライドの5%水溶液を2g添加して90℃で30分加熱する。得られる混合物を12000rpmで遠心分離し、沈殿物を得る。沈殿物を水で再分散させた後、12000rpmで遠心分離し、沈殿物を得る。この操作を2回行い、未反応のポリエチレンイミンとナトリウムボロハイドライドを除去する。得られる沈殿を乾燥後、2−プロパノールで分散してグラフェン含有物の2−プロパノール分散液を作製する。
図13に示す太陽電池素子1300を作製する。
実施例10で得られるPETフィルム1301上、ITO/(厚さ45nm)/銀合金(厚さ10nm)/ITO(厚さ45nm)の積層構造1302、グラフェン含有膜1303/酸化グラフェン膜からなるグラフェン含有膜積層体1303を積層し、さらにその上にPEDOT・PSSの水溶液をバーコーターで塗布し、赤外線で乾燥してPEDOT・PSSを含むホール輸送層1304を作製する。その上にポリ(3−ヘキシルチオフェン−2,5−ジイル)(以下、P3HTという)とC60−PCBMとを含むクロルベンゼン溶液をバーコーターで塗布し、赤外線で乾燥することにより光電変換層1305を作製する。
101…グラフェン
102…グラフェン骨格
103…ポリエチレンイミン鎖
200…グラフェン含有膜積層体
200a…グラフェン含有膜
200b…酸化グラフェン膜
201…グラフェン
202…グラフェン骨格
203…ポリエチレンイミン鎖
204…酸化グラフェン
300…太陽電池セル
301…透明電極
302…グラフェン含有膜
303…光電変換層
304…陽極
305…第2のグラフェン含有膜
306…酸化グラフェン膜
400…有機EL素子
401…透明電極
500…太陽電池セル
501…透明電極
502…グラフェン含有膜積層体
502a…グラフェン含有膜
502b…酸化グラフェン膜
503…光電変換層
504…陰極
600…有機EL素子
601…透明電極
602…グラフェン含有膜積層体
602a…グラフェン含有膜
602b…酸化グラフェン膜
603…光電変換層
604…陰極
1000…太陽電池セル
1001…PETフィルム
1002…ITO/銀合金/ITOの積層構造
1003…グラフェン含有膜
1004…電子輸送層
1005…光電変換層
1006…ステンレス箔
1007…グラフェン含有膜
1008…酸化グラフェン膜
1009…グラフェン含有膜積層体
1010…ホール輸送層兼接着層
1011…紫外線カット層
1012…ガスバリア層
1100…有機EL素子
1101…PETフィルム
1102…グラフェン含有膜
1103…銀ナノワイヤ
1104…グラフェン含有膜
1105…電子輸送層
1106…光電変換層
1107…ホール輸送層
1108…金電極
1200…透明太陽電池セル
1201…PETフィルム
1202…ITO/銀合金/ITOの積層構造
1203…グラフェン含有膜
1204…電子輸送層
1205…光電変換層
1206…ホール輸送層
1207…上部透明電極
1208…PETフィルム
1209…紫外線カット層
1210…ガスバリア層
1300…太陽電池セル
1301…PETフィルム
1302…ITO/銀合金/ITOの積層構造
1303…グラフェン含有膜積層体
1304…ホール輸送層
1305…光電変換層
1306…電子輸送層
1307…対向電極
1308…封止フィルム
1309…紫外線カット層
1310…ガスバリア層
ポリアルキレンイミン鎖が結合したグラフェン含有膜上に酸化グラフェン膜が積層した構造を有するものである。
前記グラフェン含有膜はグラフェン骨格にポリアルキレンイミン鎖が結合したグラフェンを含有するグラフェン含有膜であって、ITO膜上で測定された前記グラフェン含有膜のX線光電子分光スペクトルにおいて、結合エネルギーが288eVの位置における光電子強度に対する、C1s軌道のエネルギーピーク位置における光電子強度の比が5.5〜20であるものである。
正極と、負極と、前記正極と前記負極との間に設置された光電変換層と、前記正極と前記光電変換層との間に、正極側からポリアルキレンイミン鎖が結合したグラフェン含有膜上に酸化グラフェン膜が積層した構造を有するものである。
図3を用いて、第4の実施形態の一つに係る光電変換素子の構成について説明する。図3は、本実施形態に係る太陽電池セル300(光電変換素子)の構成概略図である。太陽電池セル300は、このセルに入射してきた太陽光L等の光エネルギーを電力に変換する太陽電池としての機能を有する素子である。太陽電池セル300は、負極である透明電極301と光電変換層303の間にグラフェン含有膜302を有する。図3では負極を透明電極としたが、正極を透明電極としてもよいし、両者とも透明電極としてもよい。
図4を用いて、第4の別の実施形態に係る光電変換素子の構成について説明する。図4は、本実施形態に係る有機EL素子400(光電変換素子)の構成概略図である。有機EL素子400は、この素子に入力された電気エネルギーを光Lに変換する発光素子としての機能を有する素子である。有機EL素子400は、負極である透明電極401と光電変換層403の間にグラフェン含有膜402を有する。図4では負極を透明電極としたが、正極を透明電極としてもよいし、両者とも透明電極としてもよい。
図5を用いて、第5の実施形態の一つに係る光電変換素子の構成について説明する。図5は、本実施形態に係る太陽電池セル500(光電変換素子)の構成概略図である。太陽電池セル500は、このセルに入射してきた太陽光L等の光エネルギーを電力に変換する太陽電池としての機能を有する素子である。太陽電池セル500は、正極である透明電極501と光電変換層503の間に、グラフェン含有膜502aと酸化グラフェン膜502bを有する積層体502を有する。図5では正極を透明電極としたが、負極を透明電極としてもよいし、両者とも透明電極としてもよい。
図6を用いて、第5の実施形態の一つに係る光電変換素子の構成について説明する。図6は、本実施形態に係る有機EL素子600(光電変換素子)の構成概略図である。有機EL素子600は、この素子に入力された電気エネルギーを光Lに変換する発光素子としての機能を有する素子である。有機EL素子600は、正極である透明電極601と光電変換層603の間に、グラフェン含有膜602aと酸化グラフェン膜602bを有する積層体602を有する。図6では正極を透明電極としたが、負極を透明電極としてもよいし、両者とも透明電極としてもよい。
実施例1と同様にして、ITO/銀合金/ITO上にグラフェン含有膜を形成し、さらにその上に酸化グラフェンの水分散液を基材から500μmの距離に設置したバーコーターでメニスカス塗布し、赤外線ヒーターで乾燥して積層体を作製する。UPSにより測定した仕事関数は4.9eVであり正極電極に適する。
比較例1と同様にして、ITO/銀合金/ITO上にグラフェン含有膜を形成し、さらにその上に酸化グラフェンの水分散液を基材から500μmの距離に設置したバーコーターでメニスカス塗布し、赤外線ヒーターで乾燥して積層体を作製する。UPSにより測定した仕事関数は4.7eVであり、正極電極として用いることができる。
図13に示す太陽電池素子1300を作製する。
実施例10で得られるPETフィルム1301上、ITO/(厚さ45nm)/銀合金(厚さ10nm)/ITO(厚さ45nm)の積層構造1302、グラフェン含有膜1303a/酸化グラフェン膜1303bからなるグラフェン含有膜積層体1303を積層し、さらにその上にPEDOT・PSSの水溶液をバーコーターで塗布し、赤外線で乾燥してPEDOT・PSSを含むホール輸送層1304を作製する。その上にポリ(3−ヘキシルチオフェン−2,5−ジイル)(以下、P3HTという)とC60−PCBMとを含むクロルベンゼン溶液をバーコーターで塗布し、赤外線で乾燥することにより光電変換層1305を作製する。
101…グラフェン
102…グラフェン骨格
103…ポリアルキレンイミン鎖
200…グラフェン含有膜積層体
200a…グラフェン含有膜
200b…酸化グラフェン膜
201…グラフェン
202…グラフェン骨格
203…ポリアルキレンイミン鎖
204…酸化グラフェン
300…太陽電池セル
301…透明電極
302…グラフェン含有膜
303…光電変換層
304…正極
305…第2のグラフェン含有膜
306…酸化グラフェン膜
400…有機EL素子
401…透明電極
500…太陽電池セル
501…透明電極
502…グラフェン含有膜積層体
502a…グラフェン含有膜
502b…酸化グラフェン膜
503…光電変換層
504…負極
600…有機EL素子
601…透明電極
602…グラフェン含有膜積層体
602a…グラフェン含有膜
602b…酸化グラフェン膜
603…光電変換層
604…負極
1000…太陽電池セル
1001…PETフィルム
1002…ITO/銀合金/ITOの積層構造
1003…グラフェン含有膜
1004…電子輸送層
1005…光電変換層
1006…ステンレス箔
1007…グラフェン含有膜
1008…酸化グラフェン膜
1009…グラフェン含有膜積層体
1010…ホール輸送層兼接着層
1011…紫外線カット層
1012…ガスバリア層
1100…有機EL素子
1101…PETフィルム
1102…グラフェン含有膜
1103…銀ナノワイヤ
1104…グラフェン含有膜
1105…電子輸送層
1106…光電変換層
1107…ホール輸送層
1108…金電極
1200…透明太陽電池セル
1201…PETフィルム
1202…ITO/銀合金/ITOの積層構造
1203…グラフェン含有膜
1204…電子輸送層
1205…光電変換層
1206…ホール輸送層
1207…上部透明電極
1208…PETフィルム
1209…紫外線カット層
1210…ガスバリア層
1300…太陽電池セル
1301…PETフィルム
1302…ITO/銀合金/ITOの積層構造
1303…グラフェン含有膜積層体
1304…ホール輸送層
1305…光電変換層
1306…電子輸送層
1307…対向電極
1308…封止フィルム
1309…紫外線カット層
1310…ガスバリア層
Claims (19)
- グラフェン骨格にポリエチレンイミン鎖が結合したグラフェンを含有するグラフェン含有膜であって、ITO膜上で測定された前記グラフェン含有膜のX線光電子分光スペクトルにおいて、結合エネルギーが288eVの位置における光電子強度に対する、C1s軌道のエネルギーピーク位置における光電子強度の比が5.5〜20である、グラフェン含有膜。
- ITO膜上で測定された前記グラフェン含有膜のX線光電子分光スペクトルにおいて、N1s軌道に対応するピークの結合エネルギーが399.0〜399.5eVである、請求項1記載のグラフェン含有膜。
- 紫外線光電子分光法により測定される仕事関数が4eV以下である、請求項1または2に記載のグラフェン含有膜。
- (a)酸化グラフェン水分散液にポリアルキレンイミンを添加し加熱する工程と、
(b)前記工程(a)で得られた分散液に還元剤を添加し加熱する工程と、
(c)前記工程(b)で得られた分散液を基材に塗布する工程と
をこの順に含む、グラフェン含有膜の製造方法。 - 前記工程(b)と前記工程(c)との間に、
(b’)前記工程(b)で得られた分散液中に分散された生成物を洗浄する工程
をさらに含む、請求項4に記載の方法。 - 前記工程(b’)と前記工程(c)との間に、
(b’’)前記工程(b’)で得られた生成物を、炭素数1〜4の低分子アルコールに分散させて塗布液とする工程
をさらに含む、請求項5に記載の方法。 - 前記工程(c)がバーコート法により行われ、前記バーコート法が前記工程(b)で得られた分散液を前記基材とアプリケータとの間に供給してメニスカスを形成させ、前記基材または前記アプリケータを移動させることを含む、請求項4〜6のいずれか1項に記載の方法。
- 還元剤が水和ヒドラジンである、請求項4〜7のいずれか1項に記載の方法。
- ポリエチレンイミン鎖が結合したグラフェン含有膜上に酸化グラフェン膜が積層した構造を有する、グラフェン含有膜積層体。
- ITO膜上で測定された前記グラフェン含有膜のX線光電子分光スペクトルにおいて、結合エネルギーが288eVの位置における光電子強度に対する、C1s軌道のエネルギーピーク位置における光電子強度の比が5.5〜20である、請求項9に記載のグラフェン含有膜積層体。
- 紫外線光電子分光法により測定される仕事関数が4.5eV以上である、請求項9または10に記載のグラフェン含有膜積層体。
- 陽極と、陰極と、前記陽極と前記陰極との間に設置された光電変換層と、前記陰極と前記光電変換層との間に設置されたグラフェン含有膜とを具備し、
前記グラフェン含有膜はグラフェン骨格にポリエチレンイミン鎖が結合したグラフェンを含有するグラフェン含有膜であって、ITO膜上で測定された前記グラフェン含有膜のX線光電子分光スペクトルにおいて、結合エネルギーが288eVの位置における光電子強度に対する、C1s軌道のエネルギーピーク位置における光電子強度の比が5.5〜20である光電変換素子。 - ITO膜上で測定された前記グラフェン含有膜のX線光電子分光スペクトルにおいて、N1s軌道に対応するピークの結合エネルギーが399.0〜399.5eVである、請求項12記載の素子。
- 前記グラフェン含有膜の紫外線光電子分光法により測定される仕事関数が4eV以下である、請求項12または13に記載の素子。
- 陽極と、陰極と、前記陽極と前記陰極との間に設置された光電変換層と、前記陽極と前記光電変換層との間に、陽極側からポリエチレンイミン鎖が結合したグラフェン含有膜上に酸化グラフェン膜が積層した構造を有する、光電変換素子。
- 紫外線光電子分光法により測定される前記積層した構造の仕事関数が4.5eV以上である、請求項15に記載の素子。
- ITO膜上で測定された前記グラフェン含有膜のX線光電子分光スペクトルにおいて、結合エネルギーが288eVの位置における光電子強度に対する、C1s軌道のエネルギーピーク位置における光電子強度の比が5.5〜20である請求項15もしくは16に記載の素子。
- 前記陽極または前記陰極の少なくとも一つが銀を含有する、請求項12〜17のいずれか1項に記載の素子。
- 前記陽極または陰極の少なくとも一つがインジウム−スズ酸化物を含有する透明電極である、請求項12〜18のいずれか1項に記載の素子。
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---|---|---|---|---|
DE102018101700A1 (de) * | 2018-01-25 | 2019-07-25 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Optoelektronisches Halbleiterbauelement und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements |
WO2022054150A1 (ja) * | 2020-09-09 | 2022-03-17 | 株式会社 東芝 | 透明電極、透明電極の製造方法、および電子デバイス |
CN115997281A (zh) | 2021-08-19 | 2023-04-21 | 株式会社东芝 | 导电部件、电子装置及导电部件的制造方法 |
CN114005902B (zh) * | 2021-11-05 | 2023-08-22 | 电子科技大学中山学院 | 一种基于GaAs衬底的倒装多结太阳电池 |
WO2024105715A1 (ja) * | 2022-11-14 | 2024-05-23 | 株式会社東芝 | 太陽電池シート |
CN117288809B (zh) * | 2023-09-25 | 2024-04-12 | 湖南星硕传感科技有限公司 | 一种碳基氢气传感器芯片 |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012500179A (ja) * | 2008-08-19 | 2012-01-05 | ウィリアム・マーシュ・ライス・ユニバーシティ | カーボンナノチューブからのグラフェンナノリボンの製造 |
JP2013051335A (ja) * | 2011-08-31 | 2013-03-14 | Saitama Univ | 光誘起電荷分離素子、光電池及びそれらの製造方法 |
JP2013211212A (ja) * | 2012-03-30 | 2013-10-10 | Toshiba Corp | 積層電極とその製造方法およびそれ用いた光電変換素子 |
JP2014170826A (ja) * | 2013-03-04 | 2014-09-18 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 配線構造、配線形成方法および電子デバイス |
JP2014526430A (ja) * | 2011-09-16 | 2014-10-06 | エンパイア テクノロジー ディベロップメント エルエルシー | グラフェン欠陥の修正 |
WO2016077880A2 (en) * | 2014-11-17 | 2016-05-26 | Nanocarbon Pty Ltd | Graphene electrode |
JP2017135379A (ja) * | 2016-01-21 | 2017-08-03 | 株式会社東芝 | 透明電極、電子デバイス、および電子デバイスの製造方法 |
CN107039588A (zh) * | 2016-02-04 | 2017-08-11 | 中国科学院金属研究所 | 氧化石墨烯/石墨烯叠层透明导电薄膜及其制备和应用 |
US20170321321A1 (en) * | 2016-05-06 | 2017-11-09 | The Government Of The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy | Stable IR Transparent Conductive Graphene Hybrid Materials and Methods of Making |
JP2018046219A (ja) * | 2016-09-16 | 2018-03-22 | 国立大学法人 東京大学 | 芳香族炭化水素または芳香族複素環の骨格を有するアミノ基またはアルキルアミノ基含有化合物およびこれを用いた有機薄膜デバイス |
Family Cites Families (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0289786A (ja) | 1988-09-28 | 1990-03-29 | Toshiba Corp | 油圧エレベータの油粘度異常低下検出装置 |
JP2000089786A (ja) | 1998-09-08 | 2000-03-31 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | 音声認識結果の修正方法および装置 |
EP2332175B1 (en) | 2008-09-09 | 2015-08-26 | Vanguard Solar, Inc. | Solar cells and photodetectors with semiconducting nanostructures |
US8636830B2 (en) | 2010-06-11 | 2014-01-28 | William Marsh Rice University | Aliphatic amine based nanocarbons for the absorption of carbon dioxide |
US20120021224A1 (en) * | 2010-07-23 | 2012-01-26 | Clean Energy Labs, Llc | Graphene/graphene oxide platelet composite membranes and methods and devices thereof |
JP5627390B2 (ja) | 2010-10-22 | 2014-11-19 | 株式会社東芝 | 光電変換素子およびその製造方法 |
KR101469450B1 (ko) * | 2011-03-02 | 2014-12-05 | 그래핀스퀘어 주식회사 | 그래핀의 n-도핑 방법 |
US10858296B1 (en) * | 2012-06-27 | 2020-12-08 | James J. Myrick | Energetics, compositions, manufacture and applications |
JP6228297B2 (ja) | 2013-10-04 | 2017-11-08 | ワンス コーポレーション リミテッド | 光透過度が優れる電極、光透過度が優れる電極の製造方法及び光透過度が優れる電極を含む電子素子 |
TWI522499B (zh) | 2014-03-19 | 2016-02-21 | Nat Univ Chung Hsing | A method of modifying the reduced graphene layer on the surface of the substrate |
WO2015163679A1 (ko) | 2014-04-23 | 2015-10-29 | 주식회사 엘지화학 | 유-무기 하이브리드 태양 전지 |
CN104091892B (zh) * | 2014-06-13 | 2016-10-05 | 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 | 一种基于石墨烯电极的有机半导体光电器件 |
KR101608584B1 (ko) * | 2014-06-24 | 2016-04-04 | 인천대학교 산학협력단 | 수산화기―풍부 그래핀 산화물을 전기화학적 환원하여 얻어진 그래핀 박막, 및 이를 이용한 요산 검출방법 |
KR102360025B1 (ko) * | 2014-10-16 | 2022-02-08 | 삼성전자주식회사 | 비정질 탄소원자층의 형성방법 및 비정질 탄소원자층을 포함하는 전자소자 |
US10249441B2 (en) | 2015-01-21 | 2019-04-02 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation | Process of forming a photoactive layer of a perovskite photoactive device |
JP2017059651A (ja) | 2015-09-16 | 2017-03-23 | 株式会社東芝 | 光電変換材料分散液とその製造方法、光電変換膜の製造方法と製造装置、および光電変換素子 |
CN106784212B (zh) * | 2016-12-15 | 2019-09-17 | Tcl集团股份有限公司 | Qled及其制备方法 |
-
2019
- 2019-03-05 EP EP19915584.7A patent/EP3937267A4/en active Pending
- 2019-03-05 CN CN201980018346.5A patent/CN112154550A/zh active Pending
- 2019-03-05 EP EP24161709.1A patent/EP4358645A3/en active Pending
- 2019-03-05 WO PCT/JP2019/008551 patent/WO2020178974A1/ja unknown
- 2019-03-05 JP JP2020543134A patent/JP7119102B2/ja active Active
-
2020
- 2020-09-01 US US17/008,706 patent/US11387375B2/en active Active
-
2022
- 2022-06-13 US US17/838,432 patent/US12021159B2/en active Active
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012500179A (ja) * | 2008-08-19 | 2012-01-05 | ウィリアム・マーシュ・ライス・ユニバーシティ | カーボンナノチューブからのグラフェンナノリボンの製造 |
JP2013051335A (ja) * | 2011-08-31 | 2013-03-14 | Saitama Univ | 光誘起電荷分離素子、光電池及びそれらの製造方法 |
JP2014526430A (ja) * | 2011-09-16 | 2014-10-06 | エンパイア テクノロジー ディベロップメント エルエルシー | グラフェン欠陥の修正 |
JP2013211212A (ja) * | 2012-03-30 | 2013-10-10 | Toshiba Corp | 積層電極とその製造方法およびそれ用いた光電変換素子 |
JP2014170826A (ja) * | 2013-03-04 | 2014-09-18 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 配線構造、配線形成方法および電子デバイス |
WO2016077880A2 (en) * | 2014-11-17 | 2016-05-26 | Nanocarbon Pty Ltd | Graphene electrode |
JP2017135379A (ja) * | 2016-01-21 | 2017-08-03 | 株式会社東芝 | 透明電極、電子デバイス、および電子デバイスの製造方法 |
CN107039588A (zh) * | 2016-02-04 | 2017-08-11 | 中国科学院金属研究所 | 氧化石墨烯/石墨烯叠层透明导电薄膜及其制备和应用 |
US20170321321A1 (en) * | 2016-05-06 | 2017-11-09 | The Government Of The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy | Stable IR Transparent Conductive Graphene Hybrid Materials and Methods of Making |
JP2018046219A (ja) * | 2016-09-16 | 2018-03-22 | 国立大学法人 東京大学 | 芳香族炭化水素または芳香族複素環の骨格を有するアミノ基またはアルキルアミノ基含有化合物およびこれを用いた有機薄膜デバイス |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
BAUSI F. ET AL.: "Thermal treatment and chemical doping semi-transparent graphene films", ORGANIC ELECTRONICS, vol. 18, JPN6019013827, March 2015 (2015-03-01), NE, pages 53 - 60, ISSN: 0004574774 * |
ZHOU Y. ET AL.: "A Universal Method to Produce Low-Work Function Electrodes for Organic Electronics", SCIENCE, vol. 336, no. 6079, JPN6019013826, 20 April 2012 (2012-04-20), US, pages 327 - 332, XP055167781, ISSN: 0004574773, DOI: 10.1126/science.1218829 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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