"a.格子構造と、b.前記格子構造と関連付けられたグラフェン膜とを備える透明電極。前記格子構造および前記グラフェン膜が、互いに接着によって関連付けられている、請求項1に記載の透明電極。前記グラフェン膜が、前記格子構造の上面に位置付けられている、請求項1に記載の透明電極。前記格子構造が、金属、カーボンナノチューブ、グラファイト、非晶質炭素、金属粒子、金属ナノ粒子、金属微小粒子、およびこれらの組合せからなるグループから選択される、請求項1に記載の透明電極。前記格子構造が、単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、二層カーボンナノチューブ、超短カーボンナノチューブ、およびこれらの組合せからなるグループから選択された1つまたは複数のカーボンナノチューブを含む、請求項4に記載の透明電極。前記格子構造が、Au、Pt、Cu、Ag、Al、Ni、およびこれらの組合せからなるグループから選択された1つまたは複数の金属を含む、請求項4に記載の透明電極。前記グラフェン膜が、純粋グラフェンを含む、請求項1に記載の透明電極。前記グラフェン膜が、ドープされたグラフェンを含む、請求項1に記載の透明電極。前記ドープされたグラフェン膜が、メラミン、カルボラン、アミノボラン、ホスフィン、水酸化アルミニウム、シラン、ポリシラン、ポリシロキサン、硫化物、チオール、およびこれらの組合せからなるグループから選択された1つまたは複数のヘテロ原子を含む、請求項8に記載の透明電極。前記グラフェン膜が、吹き付けられたグラフェン粒子を含み、前記吹付けられたグラフェン粒子が、グラフェンナノフレーク、グラフェンナノリボン、剥離されたグラファイト、還元された酸化グラフェン、分割されたカーボンナノチューブ、およびこれらの組合せからなるグループから選択される、請求項1に記載の透明電極。前記グラフェン膜が、単分子層である、請求項1に記載の透明電極。前記グラフェン膜が、複数の層を含む、請求項1に記載の透明電極。前記グラフェン膜が、約2層から約9層を含む、請求項11に記載の透明電極。さらに基板を備える、請求項1に記載の透明電極。前記基板が、前記格子構造および前記グラフェン膜の下にある、請求項14に記載の透明電極。前記基板が、ガラス、石英、窒化ホウ素、シリコン、プラスチック、ポリマー、およびこれらの組合せからなるグループから選択される、請求項14に記載の透明電極。前記格子構造が、前記基板の上面に位置付けられ、さらに前記グラフェン膜が、前記格子構造の上面に位置付けられている、請求項14に記載の透明電極。前記電極が、約400nmから約1200nmまでの波長領域で約70を超える透明度を有する、請求項1に記載の透明電極。透明電極を作製する方法であって、A.格子構造を生成するステップと、b.グラフェン膜を生成するステップと、c.前記グラフェン膜を前記格子構造と関連付けるステップとを含む方法。前記格子構造が、金属、グラファイト、カーボンナノチューブ、非晶質炭素、金属粒子、金属ナノ粒子、金属微小粒子、およびこれらの組合せからなるグループから選択される、請求項19に記載の方法。前記格子構造が、蒸着、スパッタリング、化学蒸着CVD、インクジェット印刷、グラビア印刷、塗装、フォトリソグラフィ、電子ビームリソグラフィ、ソフトリソグラフィ、スタンピング、エンボス加工、パターン形成、およびこれらの組合せからなるグループから選択された1つまたは複数の方法によって生成される、請求項19に記載の方法。前記グラフェン膜が、化学蒸着成長、触媒表面上での炭素源の成長、酸化グラフェンの還元、カーボンナノチューブの分割、グラフェン粒子または前駆物質の吹付け、およびグラファイトの剥離からなるグループから選択された1つまたは複数の方法によって生成される、請求項19に記載の方法。前記グラフェン膜が、金属表面に炭素源を成長させることによって生成される、請求項19に記載の方法。前記グラフェン膜が、前記格子構造の上面に位置付けられる、請求項19に記載の方法。前記グラフェン膜を前記格子構造と関連付ける前記ステップが、アニールするステップを含み、前記アニールステップが、前記格子構造を接着によって前記グラフェン膜と関連付ける、請求項19に記載の方法。前記アニールステップが、前記透明電極構造の熱処理を含む、請求項25に記載の方法。前記透明電極を基板と関連付けるステップをさらに含む、請求項25に記載の方法。前記透明電極を前記基板と関連付ける前記ステップが、a.前記格子構造を前記基板の上面に位置付けるステップと、b.前記グラフェン膜を前記格子構造の上面に位置付けるステップとを含む、請求項27に記載の方法。前記グラフェン膜が、グラフェン粒子を吹き付けることによって生成され、前記グラフェン粒子が、グラフェンナノフレーク、グラフェンナノリボン、剥離されたグラファイト、還元された酸化グラフェン、分割されたカーボンナノチューブ、およびこれらの組合せからなるグループから選択される、請求項19に記載の方法。前記グラフェン粒子が、前記格子構造の上面に吹き付けられる、請求項29に記載の方法。前記透明電極を基板と関連付けるステップをさらに含み、前記グラフェン粒子が、前記基板の上面に吹き付けられる、請求項29に記載の方法。前記グラフェン膜が、グラフェン前駆物質を吹き付けることによって生成され、前記グラフェン前駆物質が、酸化グラフェンナノリボンおよび酸化グラフェンナノフレークからなるグループから選択され、前記吹付けの後に、前記グラフェン前駆物質をグラフェンに変換する還元ステップが続く、請求項19に記載の方法。前記グラフェン前駆物質が、前記格子構造の上面に吹き付けられる、請求項32に記載の方法。前記透明電極を基板と関連付けるステップをさらに含み、前記グラフェン前駆物質が、前記基板の上面に吹き付けられる、請求項32に記載の方法。前記還元ステップが、熱による処理または還元剤による処理の少なくとも1つを含む、請求項32に記載の方法。前記グラフェン膜が、カーボンナノチューブの分割によって生成される、請求項19に記載の方法。カーボンナノチューブの前記分割が、カリウム金属を使用して行われる、請求項36に記載の方法。前記分割が、酸化グラフェンナノリボンの形成をもたらし、さらに後に還元ステップが続く、請求項37に記載の方法。0004いくつかの実施形態では、本発明は、1格子構造と、2格子構造と関連付けられたグラフェン膜とを備える透明電極を提供する。いくつかの実施形態では、格子構造は、金属、カーボンナノチューブ、グラファイト、非晶質炭素、金属粒子例えば、金属ナノ粒子および金属微小粒子、およびこれらの組合せからなるグループから選択される。いくつかの実施形態では、グラフェン膜は、格子構造の上面に位置付けられ、格子構造と接着によって関連付けられている。0005追加の実施形態では、本発明の透明電極は、ガラス、石英、窒化ホウ素、シリコン、およびポリマー例えば、ポリエチレンテレフタレートPETなどの基板をさらに備える。いくつかの実施形態では、基板は、格子構造およびグラフェン膜の下にある。いくつかの実施形態では、格子構造は、基板の上面に位置付けられ、グラフェン膜は、格子構造の上面に位置付けられている。好ましい実施形態では、本発明の透明電極は、約400nmから約1200nmまでの波長領域例えば、550nmで約70を超える透明度を有する。より具体的な実施形態では、本発明の透明電極は、同じ波長領域で約79を超える透明度を有する。0006本発明の追加の実施形態は、上述の透明電極を作製する方法に関する。そのような方法は、一般に、1格子構造を生成するステップと、2グラフェン膜を生成するステップと、3グラフェン膜を格子構造と関連付けるステップとを含む。いくつかの実施形態では、グラフェン膜は、化学蒸着、触媒表面例えば、金属表面上での炭素源例えば、ポリマーなどの固体炭素源の成長、酸化グラフェンの還元、カーボンナノチューブの分割、グラフェン粒子または前駆物質の吹付け、またはグラファイトの剥離のような1つまたは複数の方法によって生成される。いくつかの実施形態では、グラフェン膜は、形成後に、格子構造の上面に位置付けられる。追加の実施形態では、グラフェン膜を格子構造と関連付けるステップは、また、接着によって格子構造をグラフェン膜と関連付けるアニールステップを含む。0007さらなる実施形態では、本発明の方法は、また、透明電極を基板と関連付けるステップを含む。いくつかの実施形態では、この関連付けは、1格子構造を基板の上面に位置付けるステップと、2グラフェン膜を格子構造の上面に位置付けるステップとを含む。追加の実施形態では、上記の方法は、また、上述の構成要素を接着によって関連付けるアニールステップを含む。0008以下でより詳細に説明されるように、本発明の透明電極は、特に透明度、伝導率およびシート抵抗に関して、従来技術の透明電極に優る数多くの改善された特性を提供する。本発明の透明電極は、また、有機太陽光発電、有機発光デバイス、液晶表示デバイスおよびタッチ画面での応用例を含めて数多くのオプトエレクトロニクス関連の応用例を提供する。0009本発明の上に挙げられた他の有利点および目的が得られる方法を説明するために、上で簡単に説明された本発明について、添付の図に示される特定の実施形態を参照して、より詳細に述べる。それらの図は本発明の典型的な実施形態を示しているに過ぎず、したがって本発明の範囲を限定するものと考えるべきでないことを理解して、本発明は、添付の図を使用することによってさらに具体的かつ詳細に説明される。0040前述の全体的な説明も次の詳細な説明も例示であり説明のためのものに過ぎず、特許請求の範囲に記載された本発明を限定しないことは理解されるべきである。本出願では、特に指定の無い限り、単数の使用は複数を含み、ひとつのaまたはひとつのanという用語は少なくとも1つのatleastoneを意味し、またはorの使用はおよび/またはand/orを意味する。さらに、用語含めてincluding並びに含むincludeおよび含まれたincludedなどの他の形の使用は、限定でない。また、要素elementまたは構成要素componentのような用語は、特に指定の無い限り、1つのユニットを含む要素または構成要素と2以上のユニットを含む要素または構成要素の両方を包含する。0041本明細書で使用される項の表題は、ただ系統化の目的のためだけであり、記載されている発明主題を限定するものと解釈されるべきでない。限定されないが特許、特許出願、条文、本、および論文などの、この出願で引用される全ての文書または文書の一部は、これによって、任意の目的のためにその全体が参照により本明細書に明確に組み込まれる。組み込まれた文献および同様な資料の1つまたは複数が、本出願の用語の定義と矛盾する形で用語を定義する場合には、本出願が優先される。0042背景として、最も一般に使用される透明電極は、ガラス上の酸化インジウム錫ITOなどの導電性酸化物である。しかし、その脆い性質およびコストのために、そのような透明電極は、柔軟性太陽電池および有機発光ダイオードOLEDを含めて多くの新たに出現する応用例に不適切であることがある。例えば、ITOは、脆い性質を有する。さらに、ITOのインジウム成分は、ときには希少物資と理解されることがあり、全体的なITOのコストがITOの応用分野を制限することがある。0043さらに、現在の透明電極には、抵抗、伝導率および透明度の点で限界がある。例えば、様々なITO電極例えば、約160~200nmの厚さのITO電極は、550nmでの透過率が約83の場合、10Ω/平方のシート抵抗になることがある。しかし、そのようなITOは、全可視スペクトル領域での吸収が同一でない。したがって、透過率がより高くシート抵抗がより低い、費用効率のより高い透明電極を開発することが望ましい。一般に、ITOは、550nmのよく使われる標準波長で測定された透明度が90のとき、約30から100Ω/平方を与える。0044したがって、本発明は、改善された透明電極およびそれを作製する方法を提供する。本発明の透明電極は、一般に、1格子構造と、2この格子構造と関連付けられたグラフェン膜とを備える。追加の実施形態では、本発明の透明電極は、さらに、3ガラスなどの基板を備える。以下でより詳細に述べられるように、本発明の透明電極には、様々な配列および実施形態がある。0045本発明の他の態様は、前述の透明電極を作製する方法を提供する。そのような方法は、一般に、1格子構造を生成するステップと、2グラフェン膜を生成するステップと、3グラフェン膜を格子構造と関連付けるステップとを含む。さらなる実施形態では、本発明の方法は、また、透明電極を基板と関連付けるステップを含む。また以下でより詳細に述べられるように、本発明の方法には、多くの変形がある。0046前述の透明電極の様々な態様およびその透明電極を作製する方法は、これから以下でより詳細に述べられる。しかし、以下の説明は、当業者が本発明の透明電極を作製することができ、使用することができる特定のおよび非限定の例に関するものであることを、出願者は指摘しておく。0047透明電極構造0048本発明の透明電極は、一般に、1格子構造と、2グラフェン膜と、随意選択の3基板とを備える。前述の構成要素は、異なるやり方で互いに配列可能であり、また関連付け可能である。その上、上の構成要素の各々は、物質の異なる組成で構成可能である。0049格子構造0050本発明における格子構造は、一般に、電気を伝えることができる網目構造のことを言う。多数の材料が格子構造として使用される可能性があることを当業者なら理解するであろう。非限定の例には、金属、カーボンナノチューブ、グラファイト、非晶質炭素、金属粒子例えば、金属ナノ粒子または金属微小粒子およびこれらの組合せを含む。0051例えば、格子構造として使用可能な金属の非限定の例にはAu、Pt、Cu、Ag、Al、Niおよびこれらの組合せを含むが、これに限定されるものではない。さらに、いくつかの実施形態では、上述の金属の1つまたは複数が、また、本発明の格子構造中でカーボンナノチューブ、グラファイト、または非晶質炭素と関連付けられことがある。0052同様に、格子構造として使用可能なカーボンナノチューブの非限定の例には、単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、二層カーボンナノチューブ、超短カーボンナノチューブ、およびこれらの組合せを含む。いくつかの実施形態では、格子構造中のカーボンナノチューブは、分散性を助長するために、1つまたは複数の界面活性剤またはポリマーと関連付けられることがある。さらなる実施形態では、カーボンナノチューブは、純粋カーボンナノチューブであることがある。追加の実施形態では、カーボンナノチューブは、官能基化カーボンナノチューブであることがある。0053同様に、本発明の格子構造は、数多くの構成およびパターンを有することができる。非限定の例には、次のパターンの1つまたは組合せがある。すなわち、クロスバー、縞、円、ランダム、ダイヤモンド形、長方形、回転楕円体、平行四辺形、またはハッチング付き。0054図1A~図1Eは、様々な金属格子構造の非限定の例を示す。より具体的には、図1Cは、格子構造が透明基板とグラフェン膜の間にサンドイッチ状に挟まれたクロスバー状金属格子であることを示している。同様に、図1D~図1Eは、約100μmの格子サイズと約10μmの格子線幅の透明ガラス上にあるクロスバー状Au格子を有する透明電極の光学像を示している。当業者は、また、異なるサイズおよび長さを有する他の適切な格子構造を想像することができる。0055グラフェン膜0056本発明では、グラフェン膜は、一般に、sp2結合炭素原子の1原子厚さ平面シートとして配列された炭素同素体を指す。一般に、グラフェン膜は、ハニカム状結晶格子で高密度に充填されている。例えば、図1Cのグラフェン膜を参照されたい。当業者は、また、様々なグラフェン膜が本発明の透明電極で使用される可能性があることを想像することができる。0057例えば、いくつかの実施形態では、グラフェン膜は、純粋な形である。他の実施形態では、グラフェン膜は、1つまたは複数の界面活性剤またはポリマーと関連付けられることがある。さらなる実施形態では、グラフェン膜は、様々な添加物をドープされることがある。いくつかの実施形態では、添加物は、B、N、O、Al、Au、P、SiまたはSの1つまたは複数のヘテロ原子であることがある。より具体的な実施形態では、ドープされる添加物はメラミン、カルボラン、アミノボラン、ホスフィン、水酸化アルミニウム、シラン、ポリシラン、ポリシロキサン、硫化物、チオール、およびこれらの組合せを含む可能性があるが、これに限定されるものではない。より具体的な実施形態では、グラフェン膜は、HNO3をドープされおよび/またはAuCl3をドープされることがある。0058いくつかの実施形態では、透明電極のグラフェン膜は、一層からなるだけであるすなわち単分子層。他の実施形態では、グラフェン膜は、多層からなる例えば、2~9層、またはそれ以上、しかし、多層は透明度に影響を及ぼすことがある。0059グラフェン膜の追加の態様は、GrowthofGrapheneFilmsfromNongaseousCarbonSourcesという名称の、出願者の同時係属PCT出願に開示されている。この出願は、本出願と共に同時に提出されており、参照して本明細書に組み込まれる。0060本発明の追加の実施形態では、グラフェン膜は、吹付けられたグラフェン粒子から作製されることがある。そのような吹付けられたグラフェン粒子の例は、ZhuetalHighThroughputPreparationofLargeAreaTransparentElectrodesUsingNonFunctionalizedGrapheneNanoribbonsChemMater201123935939に開示されている。以下でより詳細に述べられるように、そのような吹付けられたグラフェン粒子は、カーボンナノチューブから得られたグラフェンナノリボンの形であってもよい。例えば、Zhuetal上記、HigginbothametalLowDefectGrapheneOxideNanoribbonsfromMultiwalledCarbonNanotubes、ACSNano2010420592069を参照されたい。また、MethodsforPreparationofGrapheneNanoribbonsFromCarbonNanotubesandCompositionsThinFilmsandDevicesDerivedTherefromという名称の、出願者の同時係属米国特許出願第12/544,057号を参照されたい。さらなる実施形態では、吹付けられたグラフェン粒子は、剥離されたグラファイト、グラフェンナノフレーク、分割されたカーボンナノチューブ、または還元された酸化グラフェンから得られることがある。0061追加の実施形態では、吹付けられたグラフェン粒子が、連結された網目を形成するなどして透明電極の全表面積を一様に覆うことがある。追加の実施形態では、グラフェン粒子は、透明電極の表面積全体にわたって分散されて不均一なグラフェン膜を形成することがある。追加の実施形態では、この覆われた表面積は、基板の上面、格子構造の上面、または透明電極の他の表面であることがある。前述の実施形態に従ってグラフェン膜を得る方法が、以下でより詳細に述べられる。0062基板0063本発明では、基板は、一般に、本発明の透明電極の支持構造を指す。また、様々な基板が本発明の透明電極で使用されることがあることを当業者なら理解するであろう。適切な基板の非限定の例には、ガラス、石英、窒化ホウ素、シリコン、プラスチック、ポリマー例えば、PETおよびこれらの組合せを含む。0064望ましくは、本発明の基板もまた、透明電極の透明度を維持するために透明である。例えば、特定の実施形態では、基板はガラスである。他の特定の実施形態では、基板はPETである。他の適切な基板は、また、当業者が想像することができる。0065また、本発明の基板は、様々な形および特性を有することができることを当業者なら理解するであろう。例えば、図1A~図1Eを参照されたい。例えば、いくつかの実施形態では、基板は、非平面の形状である。追加の実施形態では、基板は、平面形状である。さらなる実施形態では、基板は、室温で柔軟性がある。追加の実施形態では、基板は硬い。0066透明電極配列0067本発明の透明電極は、異なる配列を有することができることを当業者なら理解するであろう。例えば、いくつかの実施形態では、グラフェン膜は、格子構造の上面に位置付けられる。より具体的な実施形態では、格子構造は、また、基板の上面に位置付けられることがある。図1Aは、透明電極10における前述の頂部グラフェンの配列を示している。この例では、格子構造14は基板16の上面にあり、グラフェン膜12は格子構造14の上面にある。その上、図1Cは、この頂部グラフェンの構造のより具体的な例を示し、格子構造は金属格子であり、基板はガラスである。0068他の実施形態では、格子構造は、グラフェン膜の上面に位置付けられることがある。より具体的な実施形態では、グラフェン膜は、また、基板の上面に位置付けられることがある。図1Bは、透明電極20における前述の頂部格子の構造を示している。この例では、グラフェン膜22は、格子構造24と基板26の間にサンドイッチ状に挟まれている。0069追加の実施形態では、本発明の異なる構成要素が、接着によって互いに関連付けられることがある。本明細書で使用されるときに、接着関連付けは、一般に、溶融、ポリウレタンのような膜による接着、および当業者には知られている他の形の直接接触などの様々な方法によって、透明電極の異なる構成要素を関連付けることを指す。0070例えば、いくつかの実施形態では、格子構造とグラフェン膜は、接着によって互いに関連付けられることがある。他の実施形態では、基板が接着によって格子構造と関連付けられることがある。より具体的な例では、基板が接着によって格子構造と関連付けられることがあり、さらに格子構造が接着によってグラフェン膜と関連付けられて、図1Aおよび図1Cの上述の頂部グラフェンの透明電極を形成することがある。0071追加の実施形態では、様々な接着層が、透明電極の様々な構成要素を接着によって基板またはグラフェン膜に関連付けるために使用されることがある。例えば、いくつかの実施形態では、接着層はCr、Tiおよび/またはNiを含むことがあるが、これに限定されるものではない。以下でより詳細に述べられるように、また、異なる透明電極構成要素を互いに接着によって関連付けるために、様々な方法が使用されることがある。そのような方法は、ときには、酸素の無い状態で透明電極を高温で加熱することを含むことがある。0072当業者は、また、ここで述べられなかった透明電極構成要素の異なる配列および関連付けを理解することができる。以下でより詳細に述べられるように、透明電極の上述の構造のバリエーションは、異なる有利点および応用例をもたらす。0073透明電極を作製する方法0074本発明の追加の実施形態は、上述の透明電極を作製する方法を含む。そのような方法は、一般に、1格子構造を生成するステップと、2グラフェン膜を生成するステップと、3グラフェン膜を格子構造と関連付けるステップとを含む。追加の実施形態では、本発明の方法は、また、透明電極を4基板と関連付けるステップを含むことがある。そのような実施形態のいくつかでは、方法は、a格子構造を基板の上面に位置付けるステップと、bグラフェン膜を格子構造の上面に位置付けて前に説明された頂部グラフェンの透明電極を形成するステップを含むことがある。図1Aおよび1Cを参照されたい。0075さらに、上述の方法は、また、透明電極の様々な構成要素を接着によって互いに関連付けるアニールステップを含むことがある。例えば、いくつかの実施形態では、アニールステップは、前に説明されたように、接着層を構成要素の1つに付け加えること例えば、基板と格子構造の間に接着層を加えることを含むことがある。他の実施形態では、アニールステップは、透明電極の熱処理を含むことがある。いくつかの実施形態では、この熱処理は、酸素の無い状態で行われる。より具体的な実施形態では、熱処理は、H2/Arパージ炉の中で、約350°Cで30分間、透明電極構造を処理することを含む。0076また、本発明の透明電極で使用するグラフェン膜および格子構造を形成するために様々な方法が使用されることがあることを当業者なら理解するであろう。このような方法は、これから以下でより詳細に説明される。0077格子構造形成0078当業者によく知られている様々な方法が、格子構造を形成または生成するために使用可能である。例えば、いくつかの実施形態で、格子構造は、蒸着、スパッタリング、化学蒸着CVD、インクジェット印刷、グラビア印刷、塗装、フォトリソグラフィ、電子ビームリソグラフィ、ソフトリソグラフィ、スタンピング、エンボス加工、パターン形成、およびこれらの組合せのような方法によって形成または生成される。0079より具体的な実施形態では、格子構造は、フォトリソグラフィ、インクジェット印刷、グラビア印刷またはある他のパターン形成技術によって、透明基板一般に、ガラス上に用意されてもよい。いくつかの実施形態では高分解能金属格子を生成するために、エッチング手順と共にフォトリソグラフィが利用可能である。同様に、いくつかの実施形態で炭素に基づいた材料が格子構造として利用される場合には、CVDまたはスパッタリング技術がマスキング技術と共に利用されることがある。また、当業者は、格子構造を形成する他の方法を想像することができる。0080グラフェン膜形成0081また、本発明の透明電極の中に組み込むグラフェン膜を形成または生成するために、様々な方法が使用されることがあることを当業者なら理解するであろう。そのような方法はCVDに基づいた成長、触媒表面上の炭素源の成長例えば、金属表面でのポリマーに基づいた成長、酸化グラフェンの還元、カーボンナノチューブの分割、グラフェン粒子または前駆物質例えば、酸化グラフェンの吹付け、グラファイトの剥離、機械的剥離、およびこれらの組合せを含むことができるが、これに限定されるものではない。0082より具体的な実施形態では、グラフェン膜は、グラフェン粒子を吹き付けることによって形成または生成される。いくつかの実施形態では、グラフェン粒子が、格子構造の上面へ吹き付けられることがある。追加の実施形態では、グラフェン粒子が、基板の上面へ吹き付けられることがある。0083様々な実施形態で、吹き付けられるべきグラフェン粒子はグラフェンナノフレーク、グラフェンナノリボン、剥離されたグラファイト、還元された酸化グラフェン、分割されたカーボンナノチューブ、およびこれらの組合せを含むことができるが、これに限定されるものではない。0084吹き付けられるべきグラフェン粒子は、様々な溶媒に溶解可能である。そのような溶媒の例には、1,2-ジクロロベンゼン、ジメチルホルムアミド、クロロベンゼン、およびトルエンを含むが、これに限定されるものではない。追加の実施形態では、溶媒は、主に、水と界面活性剤からなることがある。吹付け後に、吹付け表面を水またはアルコール例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、およびこれらの組合せでリンスすることによって、界面活性剤は除去可能である。0085追加の実施形態では、グラフェン膜は、1つまたは複数のグラフェン前駆物質を吹き付けることによって形成または生成されることがある。そのような前駆物質は酸化グラフェンナノリボン、酸化グラフェンナノフレーク、およびこれらの組合せを含むことができるが、これに限定されるものではない。また、グラフェン前駆物質は、格子構造の上面に吹き付けられることがあり、または、いくつかの実施形態では、基板の上面に吹き付けられることがある。0086表面にグラフェン前駆物質を吹き付けた後に、一般に、グラフェン前駆物質をグラフェンに変換する還元ステップが続く。いくつかの実施形態では、還元ステップは熱による処理または還元剤例えば、ヒドラジン、水素化ホウ素ナトリウム、などによる処理を含むことができるが、これに限定されるものではない。様々な実施形態で、熱処理は、N2、Ar、H2およびこれらの組合せなどの1つまたは複数のガスの流れている大気中で行われることがある。0087追加の実施形態では、グラフェン膜は、カーボンナノチューブを分割して表面に付けることによって形成または生成されることがある。いくつかの実施形態では、カーボンナノチューブは、カリウム金属を使用してナノリボンを形成することによって分割される。例えば、KosynkinetalHighlyConductiveGrapheneNanoribbonsbyLongitudinalSplittingofCarbonNanotubesUsingPotassiumVapor、ACSNano20115968974を参照されたい。また、MethodsforPreparationofGrapheneNanoribbonsFromCarbonNanotubesandCompositionsThinFilmsandDevicesDerivedTherefromという名称の、出願者の同時係属米国特許出願第12/544,057号を参照されたい。普通そのような方法は酸化型のグラフェンを形成するので、これらの方法の後に、また、一般に還元ステップが続く記載されているように。0088より具体的な実施形態では、縦方向酸化を介してカーボンナノチューブをアンジップunzipし、より導電性のリボンを望む場合にはその後で還元することによって、またはカリウム金属を使用してカーボンナノチューブを分割してナノリボンを形成することによって、グラフェン膜が形成または生成されることがある。例えば、KosynkinetalHighlyConductiveGrapheneNanoribbonsbyLongitudinalSplittingofCarbonNanotubesUsingPotassiumVapor、ACSNano20115968974を参照されたい。そのような方法の例は、米国特許出願第12/544,017号に開示されており、この出願の全体が参照により本明細書に組み込まれる。追加の例は、MethodsforPreparationofGrapheneNanoribbonsFromCarbonNanotubesandCompositionsThinFilmsandDevicesDerivedTherefromという名称の、出願者の同時係属米国特許出願第12/544,057号に含まれている。これらの場合に、ナノリボンは、基板にまたは格子の上に噴霧液として付けることができる。これは、さらに、グラフェンシートで行われることがある前の参考文献および開示を参照されたい。0089より具体的な実施形態では、グラフェン膜は、銅箔などの金属触媒上でポリメチルメタクリレートPMMAなどの炭素源をアニールすることによって得られることがある。他の実施形態では、グラフェン膜は、適切な金属例えば、NiまたはCu上でのCVDに基づいた成長によって形成または生成されることがある。その後で、形成されたグラフェン膜は、金属格子がパターン形成された透明基板に直接転写されることがある。追加の実施形態では、グラフェン膜を形成する炭素源は、ヘテロ原子例えば、BH3などのドープ試剤をドープされることがある。0090グラフェン膜形成方法の追加の態様は、GrowthofGrapheneFilmsfromNongaseousCarbonSourcesという名称の、出願者の同時係属PCT出願に開示されている。この出願は、本出願と同時に提出されており、参照によって本明細書に組み込まれる。0091透明電極を作製する例示の方法0092上で示されたように、本発明の透明電極を形成するために数多くの方法が利用可能である。これから特定の非限定の例が参照される。0093頂部グラフェンの透明電極の形成例えば、図1Aおよび図20094この例では、フォトリソグラフィ、インクジェット印刷、グラビア印刷、または他のあるパターン形成技術によって、最初に格子構造が基板例えば、ガラス上に用意される。高分解能金属格子構造を生成するために、いくつかの実施形態では、エッチング手順と共にフォトリソグラフィが行われる。炭素材料が格子構造として使用される場合、いくつかの実施形態では、CVD、マスクを使ったスパッタリング、インクジェット印刷、またはグラビア印刷が使用されることがある。基板への格子の結合を改善するために必要であれば、接着層例えば、Cr、TiまたはNiも使用されることがある。その後で、グラフェン層が、形成された構造の上に転写されるか堆積されることがある。0095頂部グラフェンの構造を形成することの有利点は、1格子構造がエッチングされるときグラフェンをエッチングする可能性を減らすこと、および2大面積格子構造を得る比較的容易なやり方、を含むことができる。0096頂部グラフェンの構造を形成する方法のより具体的な例が、図2に示されている。この例では、格子構造は、金属格子である。基板は、透明ガラス基板である。0097特に、概略図A1~図A4は、透明ガラス基板上に金属格子を用意することを示している。特に、図A1は、ガラス基板上に金属膜金属1およびフォトレジストを堆積させることを表している。望ましくは、ガラス表面は、最初に、アセトンおよび脱イオン水で洗浄される。次に、3nmのチタン接着層としておよび50nmの金が、洗浄されたガラス表面上にスパッタまたは蒸着熱または電子ビームされる。次に、フォトレジストが金表面上に回転塗布される。0098次に、図A2~図A4に示されるように、フォトリソグラフィによってフォトレジスタがパターン形成される。特に、金およびチタンは、ウェットエッチングによってエッチング除去されて、図A3に示された金属格子パターンを形成する。残ったフォトレジストは、次に、アセトンで洗い流されて、図A4の構造を形成する。その上、金属格子基板は、脱イオン水でリンスされる。0099図B1~図B4は、PMMAなどの固体炭素源を使用してグラフェン膜を用意することを示す。特に、図B1は、銅箔金属2上にPMMAを回転塗布することを示す。図B2に示されるように、この後に、固体炭素源上にグラフェン膜を成長させることが続く。次に、図B3に示されるように、PMMA犠牲層がグラフェン上に回転塗布される。同様に、図B4は銅箔をウェットエッチングして金属基板からグラフェン膜を取り除くことを示している。00100最後に、概略図AB1~図AB2は、透明電極の組立を示す。特に、図AB1は、金属格子構造上にグラフェン膜を転写することを示す。同様に、図AB2は、アセトンなどの溶媒で溶解することによってPMMA犠牲層を除去することを示す。00101頂部格子の構造の形成例えば、図1B00102この例では、最初に、グラフェン膜が、基板上に転写されるか堆積されることがある。それから、フォトリソグラフィ、インジェット印刷、または上で説明されたような他の方法によって、格子構造がグラフェン膜の上にパターン形成される。いくつかの実施形態で、頂部格子の構造は、頑強な透明導電膜に適している可能性がある。00103有利点00104また本発明の透明電極は、多くの有利点をもたらすことを当業者なら理解するであろう。そのような有利点は、1低シート抵抗、2高透明度、3低コスト、4大きな製造面積の利用可能性、および5柔軟性を含むが、これに限定されるものではない。00105低シート抵抗00106いくつかの実施形態では、本発明の透明電極のシート抵抗膜の透過率に依存するは、約500Ω/平方未満、約100Ω/平方未満、または約30Ω/平方未満であることがある。より具体的な実施形態では、透明電極構造のシート抵抗は、透過率が550nmで91以上および79以上であるとき、それぞれ約25Ω/平方から約3Ω/平方くらい低くなることがある。例えば、図3Cを参照されたい。00107高透明度00108本発明の透明電極の透明度は、約70を超えることができる。いくつかの実施形態では、透明度は最高97.7であることがある。より具体的な実施形態では、この透明度は、実質的に、波長が約400nmから約750nmの可視領域、より詳細にはほぼ550nmにおいてである。より具体的な実施形態で、透明度は、550nmで約70以上、550nmで約80以上、または550nmで約90以上である。00109低コスト00110本発明の透明電極を作製する方法は、また、費用効率が高い。特に、この新しい透明電極に使用される材料は、地球に豊富にある安定な元素であり、これらの元素は、多くの応用例で酸化インジウム錫ITOの代替えとして潜在的有用性を高めている。例えば、金属格子は、通常のフォトリソグラフィ技術によって、または前駆物質溶液をインクジェット印刷することによって形成されることがある。貴金属Au、PtおよびAgのほかに、Cu、AlおよびNiのような比較的経済的に有利な金属も使用可能である。00111大製造面積の利用可能性00112本発明の方法は、より大きな透明電極を実現するように容易にスケールアップ可能である。例えば、従来のフォトリソグラフィは、数インチくらいの大きな基板に容易に応用可能である。同様に、インクジェット印刷は、メートルサイズの基板に透明電極を加工する可能性を与える。さらに、たとえグラフェン膜がセンチメートルサイズに限定されることがあっても、膜の形成は、また、大きなアニール炉を使用することによって直ちにスケールアップ可能である。さらに、吹付け塗布によってグラフェンナノリボンまたはグラフェン片を付けられるとき、拡張性は遥かに簡単であるかもしれない。00113柔軟性00114本発明の透明電極は、また、高い柔軟性を示す。理論で拘束されることなく、透明電極で使用されるグラフェン膜が電極を柔軟にすることは想像される。そのような柔軟性は、以下で開示される多くの応用例にとって重要であることがある。00115応用例00116本発明の透明電極には多くの応用例があることを、当業者はまた想像することができる。例えば、いくつかの実施形態では、本発明の透明電極は、有機太陽光発電、有機発光デバイス、スマートウインドウ枠、液晶表示デバイス、タッチ画面、および、例えばフロントガラス、ゴーグル、眼鏡およびバイザにおいて、ヘッドアップ表示装置などのオプトエレクトロニクス用途に、電極として使用可能である。より具体的な実施形態では、本発明の透明電極は、柔軟性太陽電池および有機発光ダイオードOLEDに応用される可能性がある。00117追加の実施形態00118上の開示から、本開示の方法およびシステムには、数多くの追加の実施形態があることを当業者なら理解するであろう。これから、本開示のより具体的な実施形態およびそのような実施形態を支持する実験結果が参照される。しかし、以下の開示は、例示の目的のために過ぎず、特許請求される発明の範囲を決して限定する意図でないことを、出願者は、指摘しておく。00119例00120上述の研究の実験態様について、さらなる詳細が、以下のサブセクションで述べられる。下の例では、透明で柔軟性のある導電膜は、金属格子/グラフェン混成膜を使用して製造された。この混成膜とガラスまたはPET膜のような透明基板とを使用して透明電極が組み立てられた。製造された透明電極のシート抵抗は、透過率が≒80であるとき、3Ω/平方くらい低いものであった。また、90透過率で、シート抵抗は≒20Ω/平方であった。両方の値は、今までの透明電極材料の中で最高水準にある。新しい混成電極に使用される材料は、地球に豊富にある安定な元素であり、これらの元素は、多くの応用例で酸化インジウム錫ITOの代替えとしての潜在的有用性を高めている。00121背景として、透明導電膜は、太陽電池、発光デバイス、および電子タッチ画面のような応用例で広く使用されている。その上、グラフェンは、透明電極の有望な材料である。単分子層グラフェンは、可視光のほんの2.3を吸収するだけであり、グラフェンを利用可能な最も透明な導体の1つにしている。実験結果は、グラフェンの電子移動度が230,000cm2V-1s-1であることを実証した。純粋グラフェンの抵抗率は、10-6Ωcmくらいであると推定されており、これは銀よりも低い抵抗率である。一般に、シート抵抗Rsは、二次元透明電極の電気伝導率を表現するために使用される。Rsは、材料の移動度と次の関係がある式1。Rs=t/qnmμm1ここで、nmおよびμmは、それぞれ多数キャリアの密度および移動度であり、qは単位電荷であり、tは厚さである。実験的な移動度データに基づいて、透過率Tが97.7の単分子層グラフェンは、1012cm-2のキャリア密度で≒30Ω/平方の理論的最少シート抵抗を有する。この予想値は、透過率が約90のとき一般に≒30~80Ω/平方のシート抵抗を有する現在市販されている透明導電性材料ITOよりも優れている。00122しかし、グラフェンの極めて高い移動度は、高秩序熱分解グラファイトHOPGの機械的剥離で生成された懸濁グラフェンについて実験的に観察されただけである。炭化ケイ素上にエピタキシャル成長されたグラフェンおよびNiおよびCuのような金属上に化学蒸着されたグラフェンのような他のスケーラブルなグラフェン生成方法は、より低品質のグラフェンを生成する。大面積透明電極で使用される合成グラフェンの最高移動度は、室温で5100cm2V-1s-1で、機械的に剥離されたグラフェンの報告された最高移動度のほぼ100分の1である。したがって、合成グラフェンの一般的な実験的シート抵抗は、2kΩ/平方から5kΩ/平方やはり、理論的最少値のほぼ100倍である。透明電極で実際に使用するためには、おおよそ90の透過率が必要とされる。これによって、90の透過率を維持しながらシート抵抗を減少させるために、最高4層のグラフェンを組み立てることが可能になる。しかし、4層グラフェンのシート抵抗は、≒350Ω/平方であり、それによって単分子層グラフェンの望ましいシート抵抗より10倍も劣る。00123グラフェンの移動度は、スケーラブルな製造プロセスによって制限されるので、キャリア密度を増加させることは、グラフェンのシート抵抗を減少させる代替え方法になる。グラフェンをより導電性にする様々なドーピング方法が提案されている。2008年に早くも、Novolov等は、ポリビニルアルコールPVAで被覆されたグラフェンがPVAのドーピング効果によって450Ω/平方のシート抵抗を示すことを実証した。ドープされたグラフェンに基づいた透明電極について、最近、系統的研究が報告された。Bae等は、硝酸をドープされた単分子層グラフェンが125Ω/平方T=97くらい低いシート抵抗を示すことを実証し、さらに30Ω/平方T=90のシート抵抗を有する同じ4層グラフェン透明電極が報告された。Kim等は、AuCl3をドープしたグラフェンを報告し、このグラフェンは、150Ω/平方T=87の最少シート抵抗を有する。Gunes等は、薄いグラフェン膜を層ごとLbLにドープする方法を提案し、このグラフェン膜は、54Ω/平方T=85のシート抵抗になることができる。その研究で、グラフェンは、ドーパント分子とイオン対を形成していた。ドープされたグラフェンを使用して生成された透明膜の性能はITOの性能と似ているが、グラフェン-ドーパント系の安定性は知られていない。同様なドーピング効果がSWCNT膜で研究されているが、ドーピングの増強は、空気中および熱負荷の下での安定性を制限した。透明電極の主要な用途は、市販製品の寿命が25~30年である太陽電池および予想寿命が同様なLEDランプであることを考えると、グラフェンに基づいた透明電極を改善することが必要である。00124グラフェンに基づいた透明電極を作製する従来の方法の実際的な限界は、透明材料だけを使用するのとは違ったやり方で透明電極を組み立てることによって克服可能である。代わりに、透明電極は、また、金属ナノワイヤまたはカーボンナノチューブのような不透明材料を使用して作製されることがある。それらの材料自体は、透明なITO、ポリ3,4-エチレンジオキシチオフェン/ポリスチレンスルホナートPEDOT/PSSおよびグラフェンと違って不透明である。しかし、それらの材料は、薄い透明なパーコレーション網目を形成することができる。パーコレーション網目は、電流を伝導し、かつこの膜を透明にする大きな空隙を残すことができる。透明導電膜を作製するためのこれらの2つの手法の理解に基づいて、この例で、出願者は、合成グラフェンに基づいたこれらの透明電極のシート抵抗を減少させかつグラフェン膜の理論的限界をも超えるグラフェン混成構造を開示する。この概念は、不透明な高導電性金属を使用して格子構造を作製することである。次に、単分子層グラフェン、数層グラフェン、または吹付け網目が、格子構造の上に転写されて、覆われていない領域を埋める。図1Cを参照されたい。00125金属格子の一体化には多くの有利点がある。第1に、二次元材料であるグラフェンと違って、金属は三次元材料である。金属の抵抗率はグラフェンの抵抗率よりも高いが、金属は、厚い膜を使用することによって単分子層グラフェンよりも小さなシート抵抗を有することができる。下の式2に示されるシート抵抗の定義に基づいて、R=ρ/tL/W=RsL/W2ここで、Rs=シート抵抗、ρ=抵抗率、R=抵抗、t=厚さ、W=幅、L=長さ100nmの銀膜は、0.16Ω/平方のシート抵抗を有することになる。この抵抗は、グラフェンの限られたシート抵抗の約200分の1である。00126第2に、銅またはニッケル基板上に成長されたグラフェンには、金属粒界および転写技術によって引き起こされる避けられない欠陥がある。例えば、結晶銅の粒子サイズは一般に100μmを超えることが知られている。その上、粒界に欠陥が見つけられており、その欠陥が、合成グラフェン膜の高シート抵抗の1つの原因であるかもしれない。図1G~図1Hを参照されたい。適切な格子サイズ≒100μmを使用することによって、それらの欠陥の影響は軽減可能である。最後に、単分子層グラフェンはほとんど透明であるので単分子層グラフェンは、1グラフェン層当たりほんの2.3の可視光を吸収するだけである、混成膜の透過率は、金属格子サイズおよび格子線幅を変えることによって容易に調節可能である。00127本研究で使用されたプロセス順序は、より広い観点から前に説明されたように図2に示されている。先ず、金属格子が透明基板上に形成される。次に、グラフェン膜が、銅箔上に成長され、それから犠牲PMMA層と共に分離される。次に、グラフェン膜は、金属格子の上に転写され、それから犠牲PMMA層が取り除かれて最終混成透明電極を形成する。透明基板上に金属格子構造を生成する多くのやり方がある。本研究では、ウェットエッチングと共にフォトリソグラフィが、金属格子構造を生成するために利用された。この手順には多くの有利点がある。第1に、フォトリソグラフィは、大きな基板を容易に処理することができる高スループットの方法である。第2に、フォトリソグラフィによって形成される金属格子網目は、格子線間に最少接触抵抗を有する。例えば、無秩序に形成された金属ナノワイヤまたはカーボンナノチューブ網目では、接触抵抗は、一般に、単一ワイヤまたはチューブの接触抵抗よりも遥かに大きく、このために、それらの膜は予想以上に高抵抗性になる。さらに、ウェットエッチング手順は大きなデバイスで歩留りがより高いので、リフトオフ技術よりもウェットエッチングが好ましい。金属ナノワイヤまたはナノ粒子溶液のインクジェット印刷などの、費用効率のもっと高い技術が、必要とされる金属格子構造を作製するために利用可能である。00128グラフェン膜は、気体炭素源か固体炭素源かのどちらかを使用して銅上に成長された。混成透明電極のシート抵抗は、Alessiの四探針によって測定された。報告された値は、各試料について20個の測定値の平均に基づいている。透過率は、ShimazuUV-vis-NIR分光計で測定された。結果は、表1に示されている。00129表1に要約された結果によって示されるように、グラフェン/金属格子混成透明電極は、全ての報告された透明電極材料に匹敵するかより性能が優れていることがある。混成膜のシート抵抗は、90を超える透過率の場合に20Ω/平方くらい低くなった。より低い透過率≒80では、シート抵抗は3Ω/平方になることができる。00130透明導電性電極の性能を評価するために、シート抵抗と透過率の両方を考慮することが必要である。不都合にも、文献のシート抵抗データは、異なる透過率値のもとで取られていることが多く、直接比較を困難にしている。最近、数層のグラフェンに関して理論モデルが提案され、このモデルは、透過率とシート抵抗の間の関係を与えている。数層グラフェンのモデルに基づいて、グラフェンの透過率とシート抵抗は、次式によって表される。ここで、は、自由空間インピーダンスであり、ε0は自由空間電気定数であり、cは光の速度であり、さらには、光学伝導率である。00131グラフェンでは、二次元直流伝導率は、であり、ここで、nは電荷担体の数であり、μは移動度である。一般的な半導体では、電荷担体密度が増加するとき、移動度は小さくなる。しかし、グラフェンの移動度は、移動度が≒105cm2V-1s-1になるまで、1012cm-2くらいの濃度ドーパントは10nm未満離れているの、グラフェン中の化学的に誘起されたイオン化不純物の影響を受けないことを、実験結果が示している。もっと高いキャリア濃度では、グラフェンの移動度は、影響を受けることがある。例えば、キャリア密度が1013cm-2になるとき、グラフェンの実験的に測定された移動度は、2000から10000cm2V-1s-1である。グラフェン透明電極が化学蒸着のようなスケーラブルな方法で作製される限り、グラフェン透明電極は、絶縁基板上に配置されるとき、室温で4000~5000cm2V-1s-1の移動度になることができる。キャリア密度が1013cm-2未満であるとき、化学的ドーピングがこの移動度を変えないと、出願者は推測する。00132上の式3に基づいて、グラフェンのシート抵抗および透過率が図3Aにプロットされている。図3Aのメッシュ表面は、現在のグラフェン透明電極の限界5000cm2V-1s-1の移動度に従ったと見なされるかもしれない。その上、この表面の下の影付き領域は、現在のグラフェン透明電極によって達成することができる。以前報告されたグラフェン透明電極データも図3Aにプロットされている。最も高濃度にドープされた材料の結果図3Aの赤色点は、計算限界に近くなっている。他のドープされないグラフェン図3Aの黒色点またはドープされたグラフェン図3Aの紫色点は、同じ透過率で理論的限界よりも大きなシート抵抗を示している影領域で。本研究の混成電極では、グラフェンはドープされていない。したがって、そのグラフェンは、室温で<1012cm-2である純粋グラフェンと同様なキャリア密度であると、本発明者らは推定する。本研究での混成電極の結果図3Aのオレンジ色点は全て現在のグラフェンの理論限界図3Aの表面よりも性能が優れていたことは明らかである。本研究で使用されたグラフェンが他の報告されたスケーラブルな方法と同様な移動度を有することを考えると、下の高導電性金属網目も、記録された低シート抵抗に寄与しているはずである。金または銅格子に基づいた混成透明電極は、報告されたグラフェン透明電極全てよりも優れた性能を示す。グラフェンアルミニウム格子電極のより低い効率は、より高い接触抵抗を引き起こすアルミニウムの表面酸化物によって生じるのかもしれない。00133本研究の結果は、また、図3Bで、他の型の透明電極と比較されている。混成グラフェン透明電極は、70~91の透過率範囲が最善の選択であることが明らかであり、この透過率範囲は、透明導電性電極に基づいた大抵の応用例にとって十分である。00134グラフェン/金属格子混成膜の広い吸収スペクトルが図3Cにプロットされている。混成膜の透過率は、550nmに透過率最大を有するITOとは対照的に、400~1200nmの範囲でほとんど平坦である。追加のグラフェン層は、元の金属格子枠と比べて、予想された2~3の透過率損を生じさせた。さらに、混成膜は、剛性ガラスと柔軟性PETの両方の基板に適応し、汎用透明導電性電極材料になっている。図3Dを参照されたい。00135本研究で使用されたグラフェン膜は、主に、ラマン分光法で示されるように単分子層からなっていた。図4Aを参照されたい。ラマンスペクトルが混成電極から直接取られたとき、下に金属線がある場合に金属増強が観察された。グラフェンが格子構造上を完全に覆っていることは、ラマンマッピング図4BおよびSEM像図4C~図4Dで確認された。図4C~図4Dは、グラフェン膜の端部を示し、グラフェンで覆われた格子と覆われない格子のコントラストがはっきり分かる。もっと多くの光学像が図5A~図5Dおよび図6A~図6Eに示されている。00136グラフェンのキャリア密度を増すために化学的ドーピングが導入されなかったので、混成透明電極には、ドーパントから起こる劣化がない。グラフェン/金格子混成電極は、周囲条件に6ヶ月間さらした後で試験されたが、シート抵抗は、新しい試料と同じであった電極の安定性を暗示するもの。00137要約すると、新しいグラフェン/金属格子混成透明電極が開発された。利用可能なデータに基づいて、この透明な金属格子/グラフェン電極は、70~91の透過率範囲で、市販および研究ベースの透明導電膜全てよりも性能が優れていた。混成膜は、適切な金属が使用されるとき、周囲温度の下で安定である。混成膜は、また、柔軟性基板の上に一体化可能であり、これによって、この混成膜は汎用透明電極材料になっている。00138これから、上の研究の様々な実験的態様が、以下の例でより詳細に述べられる。00139例1.グラフェン端部での粒界の形成00140出願者は、グラフェンのCu箔領域端部に粒界が形成されるのを観察した。図1F~図1Gを参照されたい。また、出願者は、その粒界のサイズが、銅箔アニール後に>100μmであることを観察した。この観察は、文献で報告された観察とよく一致している。00141Cu粒界のサイズは、透明電極の金属格子サイズを設計するための1つの指針である。銅箔上の任意の点から出発して100~200μm進むと、少なくとも1つの粒界と遭う。このCu箔上で成長するグラフェンにはCu粒界に欠陥がありそうである。このことは、グラフェンが基板上に転写されたとき、グラフェンに加えられた電流が100~200μm進んだ後で欠陥を横切ることを意味している。金属格子のサイズが100~200μmである場合には、金属格子が欠陥を橋絡するので、電流がグラフェンの欠陥を横切る機会は遥かに少なくなる。00142例2.マスクの用意00143本研究で使用された格子マスクは、DWL66マスクメーカによって作製された。下の表2に概要が示されるように、マスクには、次のパラメータがある。00144例3.基板上への格子のフォトリソグラフィパターン形成00145本研究で使用されたエッチング液の組成が下の表3に示されている。00146ガラス上の金の金属格子00147本研究で使用されたガラス基板は、Premiere登録商標ブランド9101顕微鏡スライドであった。このスライドガラスは、ダイシングソーで2.54cm1インチ×2.54cm1インチの正方形試料に切断された。この正方形試料は、新鮮なピラニア溶液98H2SO4/30H2O2の7:3混合液で洗浄された注意:この混合液は強酸化性であり、有機材料に接触すると爆発する可能性がある。次に、試料は脱イオン水でリンスされた。洗浄された試料は、CrC-150スパッタ塗布装置を使用して5nmのTiおよび100nmのAuをスパッタされた。フォトレジストShipley1813がAu膜上で回転された4000rpm、60秒。試料は加熱乾燥され、次に、用意された格子マスクを使用して露光された。MICROPOSITMF-319現像装置で現像45秒された後で、その膜は、ホットプレート110°C上で10分間再び加熱乾燥された。第2の加熱乾燥は、2.54センチメートルインチサイズの試料上に欠陥の無い格子構造を得るために重要である。次に、試料は、Auエッチング液でエッチングされ、次にTiエッチング液でエッチングされた。残ったフォトレジストは、高温のアセトンで取り除かれた。Au格子の光学像が図1D~図1Eに示されている。00148ガラス上の銅格子00149Cu格子を作製するための手順は、Au格子の用意に似ている。Cu格子を用意するために、5nmのNiおよび100nmのCuが、Edward305熱蒸発器を使用して基板上に蒸着された。この膜は、代わりにスパッタ塗布装置を使用して用意されるかもしれない。Niの代わりに、Alが接着層として使用された。Cu格子の光学像は、図5Aに示されている。00150ガラス上のアルミニウム格子00151Al格子を作製するための手順は、Cu格子の用意と同じである。しかし、ガラスへのAlの接着が優れているために、接着層は必要でなかった。AL膜の厚さは、100nmであった。Al格子の光学像が図5Bに示されている。00152ポリエチレンテレフタレートPET上の銅格子00153この手順は、接着層を除けば、ガラス上のCu格子の用意に似ている。Niは融点が高く、Edwards蒸発器でNiを堆積させようとするときPET基板が過熱したので、PET基板が使用されるときAlが接着層として使用された。Cu膜の厚さは、100nmであった。PET上のCu格子の光学像が図5Cに示されている。00154PET上のアルミニウム格子00155この手順は、ガラス基板上のAl格子の用意と同じであった。アルミニウム膜の厚さは100nmである。PET上のAl格子の光学像が図5Dに示されている。00156例4.金属格子上へのグラフェンの転写00157炭素源としてポリメチルメタクリレートPMMAを用いる最近開発された低温成長技術を使用して、グラフェンは成長された。いくつかの場合には、標準的なCVD法も利用された。本研究で使用されたグラフェンの移動度は700~2000cm2V-1s-1であった。グラフェンを金属格子基板上へ転写するためにウェット転写技術が使用された。簡単に言うと、グラフェンで覆われた銅箔の上でPMMAの薄い層が回転され、次に、銅が銅エッチング液でエッチングされた。浮遊PMMAで不動態化されたグラフェンは、数回水でリンスされ、様々な金属格子基板上に転写された。最後に、犠牲PMMAが、室温でのアセトンリンスで取り除かれた。混成透明電極は、真空オーブン中で一晩中乾燥された。単分子層グラフェン膜は、光学顕微鏡でほとんど見えなかった。覆われた領域と覆われない領域のコントラストが僅かに異なるグラフェンの端部を観察することが必要である。図6の光学顕微鏡像は、異なる金属格子基板上のグラフェンの端部を示している。00158要するに、出願者は、透明性が高く、シート抵抗が低く、柔軟性があり、基板適合性があり、低コストで、かつ頑強な透明電極を発明した。デバイスの主な特性は、もっと高価で柔軟性のないITO電極のデバイスよりも優れているか同等である。00159さらなる詳細なしに、当業者は、本明細書の説明を使用して、本発明を最大限に利用することができると信じられる。本明細書で説明された実施形態は、例示であると解釈されるべきであり、何であれ本開示の残りの部分を制限するものと決して解釈されるべきでない。好ましい実施形態が示され説明されたが、本発明の趣旨および教示から逸脱することなしに当業者によって多くの変更および修正が加えられることがある。したがって、保護範囲は、上で詳述された説明によって限定されず、特許請求の範囲の内容の同等物全てを含めて特許請求の範囲によって限定されるだけである。本明細書で引用された全ての特許、特許出願、および公表文献の開示は、これによって、本明細書で説明されたものと一致するおよび補足する手順のまたは他の詳細を提供する範囲で、参照して本明細書に組み込まれる。"