Fabrication of conductive graphene thin films for opto-electronic use

Abstract

En metode for å lage tynnfilmer av grafen deponert på konduktive og ikke-konduktive glass substrater blir presentert her. En omfattende studie av flere deponeringsmetoder som Spin Coating, Doctor Blading, Elektrodeponering, Drop Casting og Langmuir-Blodgett ble utført. Filmene produsert ble karakterisert morfologisk med AFM og SEM, samt at deres elektriske konduktivitet ble målt ved bruk av en Fire-punkts probe. Elektrodeponering viste seg å være den mest effektive metoden for deponering av grafen på konduktive glass plater. Med denne metoden dannet enkeltlag av grafen seg ved nukleasjonsplasser langs korngrensene på FTO glass platene. Veksten til filmnene følger så dette mønsteret om nok konduktivitet blir anvendt. Karakteriseringen viste en økning av konduktivitet i forhold til pristine FTO. Absorpsjonmålinger ved bruk av UV-Vis Spectrophotometer viste utmerket gjennomsiktighet for de deponerte filmer, og med verdier sammenlignbart med kjente litteraturverdier. Grafen tynnfilmene ble brukt som katalyst, for å erstatte det langt dyrere Pt, som en motelektrode i en DSSC med begrenset suksess. De andre metoder for å deponere grafen tynnfilmer viste seg å ikke fungere, med et unntak for Langmuir-Blodgett metoden.

A method of depositing graphene thin films on conductive and non-conductive glass substrates is presented. A comprehensive study of several deposition methods was carried out including Spin Coating, Doctor Blading, Electrodeposition, Drop Casting and Layer-by-Layer (Langmuir-Blodgett). The resulting films were extensively characterized morphologically, using AFM and SEM, as well as towards their electrical conductivity using Four-point probe. The Electrodeposition proved to be the most efficient method for depositing graphene on conductive glass plates. With this method single layers of graphene form at nucleation sites at the grain boundaries of the FTO glass plate. The growth then follows this pattern if there is enough conductivity applied. The characterization showed an increase of conductivity over pristine FTO. Absorption measurements using UV-Vis Spectrophotometer showed excellent transparency for the deposited films, in accordance to literature values. The graphene thin films were tried as a catalyst, replacing the more expensive Pt, in a counter electrode of a DSSC with limited success. The other methods to deposit graphene thin films proved to be not options, with the small exception of the Langmuir-Blodgett method.