一、项目概述

石墨烯是一种典型的单原子层二维材料,具有独特的狄拉克电子结构、超高的载流子迁移率和浓度,在高速、高质量薄膜器件集成等方面显示出潜在应用优势。然而,本征石墨烯呈金属或半金属特性,限制了其在器件中的应用。本成果从石墨烯的可控生长及多维多尺度宏观结构组装出发,探索调控石墨烯电子结构的有效方法,推动其在纳米能源和传感器件中的集成与应用。

主要内容包括:

(1)高质量石墨烯薄膜的大面积可控制备、转移工艺,及多维多尺度宏观结构组装技术;

(2)开发了高效异质结太阳能电池和光电探测器产品,具有规模集成的纳米能源器件制造方法和工艺。太阳能电池转换效率超过15%;光电探测器的灵敏度比同类商用光电器件高3个数量级,在保持同样光电流响应的情况下,其暗电流和噪声等效功率分别了降低了2个和3个数量级;

(3)开发了系列柔性传感器产品,及面向移动医疗可穿戴应用的传感器制造方法和工艺。不仅可探测应变、压力、扭转、有机物、声波等信号,还对多种微变形(包括损伤、振动等)高灵敏度识别,具有与生理信息互联的特点,可监测和扫描生命体的生理状态,如脉搏、呼吸、心跳、语音等人体活动。

二、应用范围

基于石墨烯薄膜材料已成功应用于太阳能电池、超级电容器、传感器等器件,显示出优异的能量转换与存储性能、传感性能及良好的工作稳定性。另外,其多维多尺度结构可与其他纳米材料组成复合结构,在信息、电子、水处理、传感、光催化等领域具有广阔的应用前景。该项目的相关研究工作已申请国家发明专利6项,具有自主知识产权。

三、投资规模与预期经济效益

目前,石墨烯在全球范围内逐渐形成稳定的产业化需求。从市场的需求潜力来看,石墨烯在应用上将逐渐扩大。随着技术研究及产业发展,石墨烯独特的力学与电学性能,将使其在国内外应用市场,特别是电子、新材料、航天军工等领域发挥重要的甚至是革命性的作用,产生规模经济效益。

四、合作方式

技术转让或合作开发、商谈。

五、联系方式

清华海峡研究院科技创新部  电话0592-5776165