石墨烯制作技术不断涌现 成为透明导电膜的有力候补

　　以数十cm见方或数十cm见方以上的大面积，量产碳原子片状排列的材料——石墨烯的技术不断亮相。

　　由此，有望将石墨烯薄膜用作触摸面板、电子纸、有机EL面板以及太阳能电池等的透明导电膜。

　　毎分钟成膜数十cm

　　日本产业技术综合研究所（产综研）于2012年4月宣布开发出了可量产大面积石墨烯的技术。这是一种在柔性基板上以卷对卷（R2R）方式对石墨烯进行高速成膜的技术（图1）。轧辊的卷取速度达到在膜宽30cm的条件下，毎分钟达到数十厘米。

　　产综研此次是通过组合使用此前以制作人工金刚石为目的开发的“表面波等离子体化学气相沉积法（SWP-CVD）”方法以及R2R实现的。石墨烯薄膜可以高速成膜的最大理由是将基板上的温度保持在300℃以上，以CVD方式在低温下保存。成膜所需时间仅在“30秒以下”（产综研纳米管应用研究中心纳米物质涂层小组研究组长长谷川雅考）。原来需要在一个小时左右的时间里，将基板上的温度保持在1000℃。

图1：可量产30cm宽的石墨烯薄膜

（a）是产综研开发的石墨烯薄膜量产用SWP-CVD装置的概要。将内部插有天线的圆筒状石英管排列起来，向其中加载2.45GHz的交流电压，由此产生等离子。（b）是产综研在2012年2月展会上展出的“石墨烯触摸面板”。

　　适用于透明导电膜

　　作为用于多种用途的透明导电膜，石墨烯的特性非常出色。比如光透射率较高。单层石墨烯的光透射率在理论上为97.5％。由于透射率没有波长依赖性，因此对于对太阳能电池来说非常重要的近红外区电磁波，石墨烯具有较高的透射性。而且，针对机械弯曲的耐久性也较高。石墨烯非常薄，几乎不会出现其他薄膜存在的光封存问题。

　　另外，石墨烯针对水蒸气的气体阻隔（Gas Barrier）性在理论上为10－11g/m2/日，可以满足有机EL面板封装所需要的10－6g/m2/日。

　　关于石墨烯薄膜的薄膜电阻值，“我们制作的产品当光透射率为87％时，薄膜电阻值为500Ω/□”（产综研的长谷川），虽然还稍微有些大，但“以前的薄膜电阻值却在1kΩ/□左右。今后计划进一步降低电阻值”（长谷川）。正在考虑与导电性较高的金属纳米网片（Mesh Sheet）等组合使用的解决方案。