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石墨烯:取代平板顯示器中 ITO 的不可能候選者

朋友們

趁派蒂不在的時候,我們去看看羅伯……

羅伯向開車前往機場參加為期一週會議的佩蒂揮手道別。如今她已是教授,而他只是常春藤大學的研究生,兩人鮮少同行,他深知自己將思念她。一對雙胞胎兒子站在身旁,眼眶含淚目送母親的車影漸行漸遠。 幸好派蒂的母親答應在她外出期間來照顧孩子。羅伯暗自慶幸:能擁有如此優秀的父母和岳父母,真是莫大的福氣。

羅伯自認是個稱職的丈夫和父親,但他深知佩蒂才是家庭的支柱。因此當她不在時,一切便不再相同。每當想起她,他總會不禁莞爾——想起她偶爾缺乏自信的模樣,而他總要在這種時刻挺身支持。最近一次便是她初次在常春藤大學授課的前夜。

羅伯抵達辦公室後工作了數小時,稍晚便與幾位研究所同學共進午餐。羅伯比他們年長約十歲,但看起來反而更年輕、體態更健碩。這頓午餐有些特別,因為羅伯通常與佩蒂和皮特共餐,但皮特正與新女友珍妮絲約會

他的小團體決定步行出校門,前往鹽丘酒館。談話焦點多圍繞著羅伯身為研究生兼家長,妻子帕蒂卻是教授這件事。所有研究生朋友似乎都對帕蒂敬畏有加,羅伯覺得這既感人又有趣,更印證了自己是多麼幸運的人。

回到辦公室後,羅伯準備埋頭撰寫論文中的論文。他的iPhone 4S震動起來,他看見佩蒂傳來簡訊表示已平安抵達。 他盯著手機心想:若蘋果不推出比iPhone 6和6 Plus更小的機型,恐怕會錯失市場需求——畢竟並非所有人都喜歡大手機。他自己也急需換新機,卻因渴望更小巧的機型而遲遲未行動。

羅伯查看電子郵件時,發現同事寄來一篇關於石墨烯可能取代平面顯示器中銦錫氧化物(ITO)的文章。由於此主題與他的博士論文研究相關,他立刻點開標題為〈石墨烯:幾乎是銦錫氧化物(ITO)的理想替代品〉的連結。 文章列舉了關於ITO的所有誤解及其應被取代的理由。首先是銦金屬昂貴且稀缺——這其實並非事實。此時他突然想起自己掌握著幾乎無人知曉的關鍵資訊:ITO製程成本中僅約10%來自銦金屬,其餘皆為加工費用。 另一項誤解是認為ITO質地脆弱,實際上ITO可輕易纏繞於一美分硬幣上。然而該文忽略了石墨烯的關鍵缺陷:其透明度其實遠不如預期。

在羅伯與銦公司大衛·索查的討論中,大衛解釋道:儘管石墨烯具備最佳導電性,但每層原子結構會吸收約2%的入射光。因此數層石墨烯仍具透視性,但隨層數增加,光線衰減速度極快。石墨烯優異的導電特性,恰恰限制了其透明度。 人們常將石墨烯視為透明材料,但此認知僅適用於下圖所示的單原子層結構。然而,若欲將石墨烯應用於平面顯示器以取代銦鎵氧化物(ITO),則需堆疊多層結構。這些層狀結構會使石墨烯的透明度迅速低於ITO。

圖1. 石墨烯是最佳的導電材料,但每層石墨烯會吸收約2%的入射光。為達到與銦鎵氧化物(ITO)相當的導電性,需堆疊多層石墨烯。然而多層石墨烯會過度衰減光線,使其在平面顯示器領域難以與ITO抗衡。來源

後續計算結果佐證了大衛的觀點。這些計算表明,若要達到與平面顯示器中使用的銦錫氧化物(ITO)相當的電導率,所需的石墨烯層數將多到使其在透光性方面與黃金不相上下。事實上,無人會將黃金視為替代ITO的候選材料——多數人甚至認為黃金是不透明的。

乾杯

羅恩博士