南丹麥大學(xué)研究人員開發(fā)出了基于納米圖案化銀的新型透明導(dǎo)電電極膜的大規(guī)模制造方法。智能手機(jī)觸摸屏和平板電視使用透明電極來檢測觸摸并快速切換每個(gè)像素的顏色。由于銀比現(xiàn)在用于制造這些電極的材料更脆，更耐化學(xué)腐蝕，所以新型薄膜用于柔性屏幕和電子設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)高性能和長壽命。銀基薄膜還可以使柔性太陽能電池安裝在窗戶、屋頂甚至個(gè)人設(shè)備上。據(jù)發(fā)表在《光學(xué)材料快報(bào)》雜志上的文章所述，研究人員在直徑10厘米的玻璃圓片上制作透明導(dǎo)電薄膜。實(shí)驗(yàn)測量結(jié)果與理論估算相吻合，因此研究人員通過計(jì)算得出，該薄膜電極的性能明顯優(yōu)于現(xiàn)有柔性顯示器和觸摸屏。
南丹麥大學(xué)研究人員開發(fā)出了基于納米圖案化銀的新型透明導(dǎo)電電極膜的大規(guī)模制造方法。智能手機(jī)觸摸屏和平板電視使用透明電極來檢測觸摸并快速切換每個(gè)像素的顏色。由于銀比現(xiàn)在用于制造這些電極的材料更脆，更耐化學(xué)腐蝕，所以新型薄膜用于柔性屏幕和電子設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)高性能和長壽命。銀基薄膜還可以使柔性太陽能電池安裝在窗戶、屋頂甚至個(gè)人設(shè)備上。據(jù)發(fā)表在《光學(xué)材料快報(bào)》雜志上的文章所述，研究人員在直徑10厘米的玻璃圓片上制作透明導(dǎo)電薄膜。實(shí)驗(yàn)測量結(jié)果與理論估算相吻合，因此研究人員通過計(jì)算得出，該薄膜電極的性能明顯優(yōu)于現(xiàn)有柔性顯示器和觸摸屏。
“我們采用的制造方法具有高度的可重復(fù)性，并且在透明性和導(dǎo)電性之間進(jìn)行可調(diào)節(jié)的折衷，從而形成化學(xué)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)?！痹撜撐牡牡谝蛔髡撸系湸髮W(xué)的Jes Linnet說。“這意味著如果器件需要更高的透明度而導(dǎo)電率更低，則可以通過改變薄膜厚度來實(shí)現(xiàn)?！?/span>
找到一個(gè)柔性電極材料的替代者
今天的大多數(shù)透明電極都是由氧化銦錫(ITO)制成的，它可以實(shí)現(xiàn)高達(dá)92%的透明度——與玻璃相當(dāng)。ITO薄膜雖然度透明高，但必須仔細(xì)加工方可達(dá)到性能的可重復(fù)性，并且太脆而不能用于柔性電子設(shè)備或顯示器。由于這些缺點(diǎn)，研究人員正在尋求ITO的替代品。貴金屬(如金，銀和鉑)的抗腐蝕性使其成為有希望的ITO替代品，可用于制造可與柔性基材一起使用的耐用耐化學(xué)電極。然而，迄今為止，貴金屬透明導(dǎo)電膜表面粗糙度高，這會引起膜與其他層之間的界面不平坦而降低性能。透明導(dǎo)電膜也可以使用碳納米管制成，但是這些膜目前對于所有應(yīng)用來說，沒有足夠高的電導(dǎo)率，并且由于納米管彼此堆疊而使薄膜表面粗糙度受影響。
在這項(xiàng)新研究中，研究人員使用了一種稱為膠體光刻的方法來制造透明導(dǎo)電銀薄膜。他們首先使用大小均勻、密堆積的單層塑料納米顆粒涂布10厘米的晶片來創(chuàng)建掩模層或模板。研究人員將這些涂層晶圓放入等離子烘箱中，使所有顆粒的大小均勻收縮。當(dāng)他們在掩模層上沉積銀薄膜時(shí)，銀進(jìn)入塑料顆粒之間的空間。然后他們?nèi)芙忸w粒，留下精確的蜂窩狀孔洞圖案，可允許光線通過，從而產(chǎn)生導(dǎo)電且光學(xué)透明的薄膜。
平衡透明度和導(dǎo)電性
研究人員證明，他們的大規(guī)模制造方法可用于制造透明度高達(dá)80%的銀透明電極，同時(shí)保持電阻片電阻低于每平方10歐姆，約為同等透明度的碳納米管基薄膜的十分之一。電阻越低，電極在傳導(dǎo)電荷時(shí)就越好。Linnet說：“我們工作最新穎的一點(diǎn)是，我們利用與測量結(jié)果相關(guān)度很好的理論分析來說明了這種薄膜的透射特性和電導(dǎo)特性。制造工藝問題通常很難從新材料中獲得最佳的理論性能。我們決定報(bào)告我們實(shí)驗(yàn)中遇到的情況并假設(shè)補(bǔ)救措施，以便將來可以使用這些信息來避免或減少可能影響性能的問題。”研究人員表示，他們的研究結(jié)果表明，膠體光刻技術(shù)可用于制造化學(xué)穩(wěn)定的透明導(dǎo)電薄膜，可用于各種應(yīng)用。
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