导电性提高的碳纳米管、其制备工艺及包含其的电极制造技术

本发明专利技术公开了一种导电性提高的碳纳米管、其制备工艺及包含其的电极。本发明专利技术提供了一种掺杂碳纳米管的方法、利用该方法制备的ｐ－掺杂的碳纳米管、包含所述碳纳米管的电极、显示装置或太阳能电池。具体来讲，提供了一种通过利用氧化剂对碳纳米管改性来掺杂具有提高的导电性的碳纳米管的方法、利用该方法制备的被掺杂的碳纳米管、包含所述碳纳米管的电极、显示装置或太阳能电池。

【技术实现步骤摘要】
导电性提高的碳纳米管、其制备工艺及包含其的电极
本公开涉及一种导电性提高的碳纳米管、其制备工艺及包含该碳纳米管 的电极。本公开还涉及一种生产具有提高的导电性的碳纳米管的方法以及制 造包含该碳纳米管的电极的方法。
技术介绍
通常，透射光以形成图像或产生电力的装置(如显示装置和太阳能电池)使用透明电极。氧化铟锡(ITO)是公知的透明电极并且有宽范围的应用。然而， 制造ITO的成本增加使其在很多应用中不经济。具体来讲，当弯曲由ITO形 成的透明电极时，所述透明电极开始经受破裂，从而导致其电阻的增大。因 此，使用ITO电极会导致柔性装置的质量劣化，因此需要开发光学透明且可 用于柔性装置中的新型电极。包含碳纳米管(CNT)的透明电极可以在宽范围的 装置(例如，液晶显示(LCD)装置、有机发光显示装置(OLED)、电子纸类显示 器或太阳能电池)中应用。包含碳纳米管的透明电极必须具有导电性、透明性和柔性。通常，包含 碳纳米管的透明电极通过下面的步骤制备将碳纳米管粉末分散在溶液中以 制备碳纳米管墨，然后将碳纳米管墨涂覆在基底上。所述制备的包含碳纳米 管的透明电极具有由碳纳米管形成的网状结构。因此，电子在碳纳米管自身 中和碳纳米管之间流动以实现电极的功能。因此，包含碳纳米管的电极的导 电性由电子在碳纳米管自身中和碳纳米管之间的可流动性确定。根据最近研究的成果，在具有碳纳米管的晶格结构的电极中，当碳纳米 管的数量大得足以使碳纳米管能够彼此接触时，即，当碳纳米管的数量等于 或大于临界数量时，碳纳米管网状膜不受碳纳米管自身的电阻影响，而主要 受碳纳米管之间的接触电阻影响(Nanoletter 2003, 3, 549)。因此，降低碳纳米 管之间的接触电阻是提高包含碳纳米管的透明电极的导电性的关键。根据其 他最近研究的成果，已发现接触导电性由于半导体性和金属性碳纳米管的混 合物的性质而变化(Science, 288, 494)。随机网状SWCNT(单壁碳纳米管)的薄层电阻由SWCNT网本身和管-管接触的电阻的总和来确定。管-管接触由金属-金属结和半导体-半导体结以及金属-半导体结组成，金属-金属结和半导体-半导体结提供欧姆行为，金属-半导体结形成肖特基势垒。当电子从半导体性碳纳米管向金属性碳纳米管流动时，产生肖特基势垒，导致相对低的接触导电性。因此，需要提高sCNT-sCNT或sCNT-mCNT的接触导电性，或者降低 接触量。
技术实现思路
这里公开了 一种掺杂碳纳米管以具有提高的导电性的方法。这里还公开 了 一种通过掺杂碳纳米管的方法制备的碳纳米管。这里还公开了一种包含被掺杂的碳纳米管的膜。这里还公开了一种包含 具有提高的导电性的碳纳米管的电极。这里还公开了 一种包含电极的显示装置，该电极包含具有提高的导电性 的碳納米管。这里还公开了一种包含电极的太阳能电池，该电极包含具有提高的导电 性的碳纳米管。这里还公开了 一种包含具有提高的导电性的碳纳米管的薄膜晶体管。这里还公开了一种掺杂碳纳米管的方法，该方法包括以下步骤制备包 含氧化剂和有机溶剂的氧化剂溶液；利用所述氧化剂溶液掺杂碳纳米管。所述掺杂碳纳米管的步骤可以包括将碳纳米管粉末与氧化剂溶液混合并 搅拌该混合物。所述有机溶剂可以能够分散碳纳米管。所述有机溶剂从由二甲基曱酰胺(DMF)、 1,2-二氯乙烷(DCE)、 1,2-二氯 苯(ODCB)、硝基曱烷、四氢呋喃(THF)、 N-曱基吡咯烷酮(NMP)、 二甲基亚 砜、硝基笨、亚贿酸丁酯及包含至少一种上述溶剂的组合组成的组中选择。所述氧化剂溶液还可以包含分散剂。所述掺杂碳纳米管的步骤可以包括利用氧化剂溶液浸渍或涂覆由碳纳米 管形成的膜。所述有机溶剂可以具有氧化性。 所述氧化剂可以具有至少为2的氧化值。所述氧化剂从由囟素的氧化物、硫的氧化物、金属卣化物、氮的氧化物、金属的含氧酸类化合物、苯醌类化合物、03和11202及包含至少一种上述氧 化剂的组合组成的组中选择。这里公开了一种包含被掺杂的碳纳米管的膜，所述膜具有小于103Q/sq 的导电率和至少75%的透射率。这里公开了 一种通过利用包含氧化剂和有机溶剂的氧化剂溶液掺杂碳纳 米管而制备的被掺杂的碳纳米管。这里还公开了一种包含通过利用包含氧化 剂和有机溶剂的氧化剂溶液掺杂碳纳米管的方法制备的被掺杂的碳纳米管的 电极。这里还公开了包含所述电极的显示装置。所述显示装置可以从由有机发光显示装置(OLED)、液晶显示(LCD)装置 和电子纸装置组成的组中选择。这里还公开了包含所述电极的太阳能电池。这里还公开了包含所述具有提高的导电性的被掺杂的碳纳米管的薄膜晶体管。附图说明通过参照附图详细描述本专利技术的示例性实施例，上述和其他特征和优点 将变得更加清楚，其中图1示意性地示出了利用氧化剂掺杂碳纳米管粉末的工艺；图2示意性地示出了通过用氧化剂处理碳纳米管来形成被掺杂的碳纳米 管膜的工艺；图3示意性地示出了太阳能电池的示例性结构。具体实施方式在下文中，现在将参照附图更充分地描述被掺杂的碳纳米管和用其制造 的显示装置，在附图中示出了示例性实施例。碳纳米管是中空的碳物质，其中具有六边形晶格的碳的石墨片被巻成圓 筒形。具有只包含一个石墨片的结构的碳纳米管被称为单壁碳纳米管，而具 有多个片(通常为约2至5片)的碳纳米管被称为薄型多壁碳纳米管。此外，具 有比薄型多壁碳纳米管有更多片的多层结构的碳纳米管被称为多壁碳纳米 官。为了提高碳纳米管粉末中或具有碳纳米管网的碳纳米管膜中的接触导电性，利用氧化剂对碳纳米管进行p-掺杂。掺杂碳纳米管的方法包括以下步骤制备包含氧化剂和有机溶剂的氧化剂溶液；利用所述氧化剂溶液掺杂碳纳米管。通过将氧化剂在有机溶剂中溶解至预定浓度来制备氧化剂溶液。由于水 作为溶剂对碳纳米管的掺杂的效果很小，所以优选地，将氧化剂溶解在有机 溶剂中。任何能够溶解氧化剂或分散碳纳米管的有机溶剂都可以不受限制地 使用，优选地，可以使用极性有机溶剂。有机溶剂的示例可以是二曱基曱酰 胺(DMF)、 1,2-二氯乙烷(DCE)、l,2-二氯苯(ODCB)、硝基曱烷、四氢呋喃(THF)、 N-曱基吡咯烷酮(NMP)、 二曱基亚砜、硝基苯、亚硝酸丁酯等，或包含至少 一种上述有机溶剂的组合。可以使用具有氧化性的有机溶剂以提高氧化剂的氧化性。具有氧化性的 有机溶剂的示例可以是硝基曱烷、二曱基亚砜、硝基苯、亚硝酸丁酯等，或 包含至少一种上述有机溶剂的组合。可以使用任何具有氧化性的氧化剂来氧化碳纳米管，然而，可以使用具 有至少为2的氧化值的氧化剂来提高导电性。氧酸类化合物、硫的含氧酸类化合物、金属面化物、氮的含氧酸类化合物、d区金属氧化物、苯醌类化合物、03和H202等，或包含至少一种上述氧化剂的组合。卣素含氧酸类化合物可以是碘氧化剂或氯化物氧化剂，具体来讲， 是碘酰苯(iodoxybenzene)、 2-硤酰基苯甲酸、戴斯-马丁氧化剂(Dess-Martin periodinane)、次氯酸钠、亚氯酸钠、氯酸钠、高氯酸钠、氯酸4艮、高氯酸银 等，或包含至少一种上述囟素含氧酸类化合物的组合。硫的含氧酸类化合物 可以是DMSO、 H2S04、 KHS05、 KHS04、 K2S04、 FS03H、 CF3S03H、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种掺杂碳纳米管的方法，所述方法包括以下步骤：制备包含氧化剂和有机溶剂的氧化剂溶液；利用所述氧化剂溶液掺杂碳纳米管。

【技术特征摘要】
KR 2007-5-30 10-2007-00528681、一种掺杂碳纳米管的方法，所述方法包括以下步骤制备包含氧化剂和有机溶剂的氧化剂溶液；利用所述氧化剂溶液掺杂碳纳米管。2、 如权利要求l所述的方法，其中，掺杂碳纳米管的步骤包括将碳纳米 管粉末与氧化剂溶液混合并搅拌所述混合物。3、 如权利要求1所述的方法，其中，所述有机溶剂促进碳纳米管的分散。4、 如权利要求l所述的方法，其中，所述有机溶剂从由二曱基曱酰胺、 1,2-二氯乙烷、1,2-二氯笨、硝基甲烷、四氢呋喃、N-曱基吡咯烷酮、二曱基 亚砜、硝基苯、亚硝酸丁酯以及包含至少一种上述有机溶剂的组合组成的组 中选择。5、 如权利要求l所述的方法，其中，所述氧化剂溶液还包含分散剂。6、 如权利要求1所述的方法，其中，摻杂碳纳米管的步骤包括利用氧化 剂溶液浸渍或涂覆由碳纳米管形成的膜。7、 如权利要求l所述的方法，其中，所述有机溶剂具有氧化性。8、 如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹善美，崔诚宰，申铉振，崔在荣，金晟镇，李永熙，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]