(1)石墨烯應(yīng)用于常規(guī)GaN基LED結(jié)構(gòu)

　　隨著石墨烯制備技術(shù)的發(fā)展，CVD技術(shù)目前已可制備大面積、高質(zhì)量的石墨烯薄膜，適合于大規(guī)模集成，逐漸受到研究者的青睞。目前，在以石墨烯為電極的GaN基LED制備工藝中，大部分研究者都采用CVD合成的石墨烯薄膜，也有一部分研究者采用液相剝離和氧化還原方法。表2列出了在常規(guī)GaN基LED中采用石墨烯電極的典型研究結(jié)果。當(dāng)注入20mA電流時，采用石墨烯制作電極的LED的工作電壓均高于5V，而一般采用I電極ITO的LED工作電壓約為3.4V。

　　綜合分析文獻報道可知，目前在可見光范圍內(nèi)基于石墨烯電極的LED的電學(xué)性能還無法與基于ITO電極的LED媲美，這是由于CVD合成的石墨烯含有各種缺陷和雜質(zhì)，增加了石墨烯的薄膜電阻，還有石墨烯與p型GaN之間的接觸電阻，增加了工作電壓，耗損了光輸出功率。但是，在紫外或近紫外發(fā)光波長范圍，由于石墨烯的高透光性，目前報道的基于石墨烯電極的LED整體性能已經(jīng)超過了基于ITO電極的LED。

　　(2)采用石墨烯制備柔性LED陣列

　　長期以來，柔性LED陣列被認為是有機物半導(dǎo)體LED器件的優(yōu)勢，可折疊及低成本的特點使有機LED在顯示領(lǐng)域有相當(dāng)好的應(yīng)用前景。石墨烯的出現(xiàn)，使得無機LED也能夠獲得柔性LED陣列，為實現(xiàn)可折疊的大面積全彩色顯示器提供了另一種技術(shù)選擇。

　　長期以來，柔性LED 陣列被認為是有機物半導(dǎo)體LED器件的優(yōu)勢，可折疊及低成本的特點使有機LED在顯示領(lǐng)域有相當(dāng)好的應(yīng)用前景。石墨烯的出現(xiàn)，使得無機LED也能夠獲得柔性LED陣列，為實現(xiàn)可折疊的大面積全彩色顯示器提供了另一種技術(shù)選擇。Chung等和Lee等先后報道了以石墨烯為襯底制備柔性GaN基LED陣列的方法?具體步驟是：1)將CVD合成的石墨烯轉(zhuǎn)移到SiO2/Si表面上，然后在石墨烯表面上直接生長ZnO納米棒，隨后在整個ZnO納米棒表面異質(zhì)外延生長n型GaN?InGaN/GaN多量子阱和p型GaN;2)在ZnO納米棒之間填充絕緣材料，然后淀積金屬電極，最后將SiO2/Si襯底剝離?

　　由于石墨烯層與層之間的鍵非常微弱，這使得剝離很容易實現(xiàn)，從而容易將制備的器件轉(zhuǎn)移到金屬?玻璃?塑料等襯底上?如果將制備的LED轉(zhuǎn)移到銅薄膜覆蓋的聚對苯二甲酸類塑料(PET)上，就可以制備出柔韌性極好的GaN基LED陣列。工光流程如圖2所示。

　　圖2 采用石墨烯制備柔性LED陣列的工藝流程

　　小結(jié)：

　　鑒于其優(yōu)良的透射率、導(dǎo)電性、柔韌性和易于轉(zhuǎn)移的特點，石墨烯有望在未來的光電子器件中發(fā)揮越來越重要的作用。我們認為，盡管在部分LED結(jié)構(gòu)中石墨烯已經(jīng)展現(xiàn)出一定的優(yōu)勢，但在常規(guī)GaN基LED結(jié)構(gòu)中，與ITO電極比較，石墨烯電極還沒有完全展現(xiàn)出理論上的優(yōu)勢，其原因在于合成石墨烯缺陷密度高，導(dǎo)致石墨烯的方塊電阻大，并且石墨烯的無損轉(zhuǎn)移還存在一定難度，進一步增加了石墨烯的缺陷和破損。

　　為了提高石墨烯的性能，未來可在石墨烯合成與轉(zhuǎn)移技術(shù)、摻雜和缺陷控制等方面展開深入研究，開發(fā)石墨烯能帶結(jié)構(gòu)調(diào)制技術(shù)，同時發(fā)展石墨烯的結(jié)構(gòu)還原與修補技術(shù)以及石墨烯片間搭接技術(shù)來提高石墨烯的導(dǎo)電性能，并對光電子器件工藝過程進一步優(yōu)化。相信在不久的將來，石墨烯將會取代ITO成為LED等光電子器件結(jié)構(gòu)中透明導(dǎo)電薄膜的首選材料。