将石墨烯应用于OLED底阴极，应着力于降低石墨烯和电子传输层之间的电子注入势垒，即降低石墨烯的功函数。

Bphen∶Cs2CO3是一种掺杂单层石墨烯的新型材料，由于Bphen∶Cs2CO3和石墨烯存在较大的功函数差（2.1eV），因此可获得高效率的n型掺杂石墨烯。光电子能谱证实石墨烯和Bphen∶Cs2CO3存在较大的界面偶极层，导致掺杂石墨烯有很强的电荷转移，费米能级移动1.0eV。但如果直接在石墨烯表面蒸镀Bphen∶Cs2CO3，虽可以降低石墨烯的功函数，但电子注入势垒（约1.1eV）仍然比较高。

为了进一步降低电子注入势垒，Yao等在石墨烯表面先后沉积钐（Sm）和Bphen∶Cs2CO3。纳米Sm薄层极易被氧化，吸附于石墨烯表面的氧与Sm反应形成O－-Sm＋偶极子层，结合Bphen∶Cs2CO3的n型掺杂，可有效降低电子注入势垒（图6-25）。基于该结构制备了反型OLED，在Sm氧化物偶极子层厚度为1nm时，电子注入势垒仅有0.3eV，最大电流效率和功率效率分别为7.9cd/A和6.0lm/W，优于无Sm氧化物偶极子层OLED的电流效率（4.2cd/A）和功率效率（2.3lm/W）。此外，Sm氧化物偶极子层还能阻挡空穴传输至阴极，改善电子和空穴的注入平衡。

图6-25　Bphen∶Cs2CO3掺杂的n型石墨烯和Bphen∶Cs2CO3之间的电子注入势垒

（a）无Sm氧化物偶极子层；（b）有厚度为1nm的Sm氧化物偶极子层(www.daowen.com)

与石墨烯阳极复合结构调控石墨烯电学性能类似，在石墨烯阴极表面制备一层低功函数的金属及其衍生物，同样可以实现降低石墨烯功函数、减小电子注入势垒的效果。但这种方法面临着在阴极内部易产生缺陷、空气中稳定性差及成本高昂等问题。

在石墨烯作为OLED底阴极时，也可以使用强给电子的化学掺杂剂对石墨烯进行n型掺杂，降低其功函数。例如，[ 4-（ 1，3-二甲基-2，3-二氢-1H-苯并咪唑-2-基）苯基]二甲胺（N-DMBI）是一种高效的n型掺杂剂，通过热退火可形成自由基，具有强大的给电子能力，同时，其可溶液加工且空气稳定性好，是一种典型的n型掺杂剂。Kwon等使用N-DMBI掺杂石墨烯，将N-DMBI溶解在氯苯中配制成质量分数为0.5％的溶液，通过旋涂对石墨烯进行化学掺杂，将石墨烯的功函数从4.4eV降低至3.95eV（图6-26）。基于N-DMBI掺杂的4层石墨烯底阴极制备的倒置型PLED的电流效率从未掺杂的2.74cd/A大幅提升至13.8cd/A。然而N-DMBI 掺杂4层石墨烯比本征态4层石墨烯具有更高的方块电阻，这主要归因于N-DMBI 掺杂降低了原始石墨烯中残余p型掺杂效应，从而降低了空穴浓度，导致方块电阻增加。

图6-26　基于N-DMBI掺杂的石墨烯阴极PLED结构及性能

（a）基于本征态4层石墨烯底阴极或N-DMBI掺杂的4层石墨烯底阴极制备的倒置型PLED示意图；（b）N-DMBI的分子结构，在热退火中缺失的H原子用紫点表示（红球为N，灰球为C，绿球为H）；（c）发光亮度-电压曲线；（d）电流效率-发光亮度曲线