界面活性劑對石墨烯導電油墨的特性探討

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Title:	界面活性劑對石墨烯導電油墨的特性探討
Authors:	陳密
Contributors:	應用材料科技系
Keywords:	電子元件
Date:	2024-10-31
Issue Date:	2024-11-14 16:35:34 (UTC+8)
Abstract:	傳統上製備電子元件需複雜之製程，導電油墨可直接以印刷方式製備電子元件，具有高效率、低成本與大規模生產的優點。金屬材料雖導電性佳，但成本太高，石墨烯具有高電子遷移率可以取代金屬材料製備導電油墨。導電油墨中的石墨烯分散性與塗佈黏度是製備關鍵，需添加界面活性劑分散石墨烯與作為油墨與基板之黏著劑。本專題研究使用多層石墨烯添加界面活性劑於溶劑中製備成導電油墨。以網版印刷法將導電油墨印刷至矽基板上，以滾輪壓平，再以熱循環烘箱，去除水分。製備成導電薄膜。但殘留的界面活性劑會影響電性，石墨烯導電薄膜需以高溫熱退火去除界面活性劑。而高溫製程會影響基板之應用。本研究採用聚乙烯吡咯烷酮(Polyvinylpyrrolidone, PVP)、聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol, PVA）和十二烷基硫酸鈉(Sodium dodecyl sulfate, SDS)等不同界面活性劑，並改變界面活性劑添加量製備成導電油墨，並以掃描式電子顯微鏡、拉曼光譜儀、霍爾效應量測儀、熱重分析儀等進行特性分析。探討得最佳界面活性劑與導電薄膜的製備參數。研究結果顯示，僅添加4 wt% PVP的石墨烯導電薄片電阻值為20.51Ω/□，再添加1 wt%第二種界面活性劑SDS，製備所得石墨烯導電薄膜片電阻值降低至16.50 Ω/□，明顯可以改善電性。而添加1 wt% SDS+ 2wt% PVA 之石墨烯導電薄膜，電性最佳，薄膜片電阻值為8.5 Ω/□。本專題研究製備出電性良好之導電薄膜，可應用於電子元件製作。
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