新型銀基透明導電薄膜：有望應用于柔性電子領域！
新型銀基透明導電薄膜：有望應用于柔性電子領域！
導讀
近日，南丹麥大學的科研人員展示了一種大規(guī)模制造基于銀納米圖案的新型透明導電電極薄膜的新方法。
背景
透明電極，廣泛應用于信息顯示、固體照明、光電轉換等領域，例如智能手機觸摸屏和平板電視都采用透明電極檢測觸摸，并迅速切換每個像素的顏色。
如今，透明電極大多數(shù)都是由氧化銦錫（ITO）制成。相對于玻璃而言，氧化銦錫具有高達92%的透明度。雖然ITO薄膜高度透明，但是它必須經(jīng)過仔細地處理從而實現(xiàn)可重現(xiàn)的特性。此外，ITO 又硬又脆，遭受彎曲時容易破裂，不太適合柔性電子產(chǎn)品。
因此，研究人員正在尋找ITO的替代品。例如，筆者曾介紹過美國麻省理工學院開發(fā)的一種柔性透明有機太陽能電池，它就采用了石墨烯電極。
透明導電薄膜也可以采用碳納米管來制造，可是這些薄膜目前并不是對于所有的應用來說，都具有足夠的導電能力，而且同樣會受到表面粗糙度的影響，因為碳納米管需要相互堆疊在一起。
此外，貴金屬例如金、銀、鉑，具有防腐蝕的天性，也有望成為ITO的替代品。這些貴金屬可以創(chuàng)造出持久且耐化學腐蝕的電極，配合柔性基底一起使用。然而，迄今為止，貴金屬透明導電薄膜由于表面粗糙度高，導致薄膜與其他層之間的界面不夠平，從而降低了它的性能。
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近日，南丹麥大學的科研人員展示了一種大規(guī)模制造基于銀納米圖案的新型透明導電電極薄膜的新方法。
相比目前制造電極所采用的材料，銀不易碎且更耐化學腐蝕。因此，對于應用于柔性屏幕和柔性電子產(chǎn)品來說，新型薄膜提供了一個高性能且持久耐用的選項。此外，基于銀的薄膜也可應用于安裝在窗戶、屋頂甚至是個人設備上的柔性太陽能電池。
研究人員在發(fā)表于《Optical Materials Express》期刊的論文中，報告了在直徑為10厘米的玻璃圓盤上制造這種透明導電薄膜的過程。基于與實驗測量緊密匹配的理論評估，他們計算出薄膜電極比現(xiàn)有柔性顯示屏和觸摸屏使用的那些薄膜電極的表現(xiàn)要好很多。
技術
在新研究中，研究人員采用了一種稱為“膠體光刻”（colloidal lithography）的方法來制造透明導電銀薄膜。首先，他們通過將一層大小均勻、緊密排列的塑料納米顆粒涂在10厘米的晶圓上，制造出掩模層或模板。然后，研究人員再將這些涂過的晶圓放置到等離子體爐中，均勻地縮小所有顆粒的尺寸。當他們將銀薄膜沉積到掩模層上時，銀會進入顆粒之間的空間。接下來，他們?nèi)芙忸w粒，留下清晰的蜂巢狀孔洞圖案，讓光線可以通過，制造出導電且光學透明的薄膜。
研究人員證明，他們的大規(guī)模制造方法可用于制造銀透明電極，其透明度可達80%，同時保持低于每平方米10歐姆的表面電阻，大約是同等透明度的碳納米管基薄膜的表面電阻的十分之一。電阻越低，電極傳導電荷的性能就越好。
價值
論文的**作者、南丹麥大學的 Jes Linnet 表示：“我們采用的制造方案是高度可復制的，并通過在透明度和導電性之間折衷調(diào)整創(chuàng)造出化學穩(wěn)定的結構。這意味著如果一個設備需要透明度更高而導電性更低，可以通過在制作薄膜時改變其厚度來適應這一需求。”
Linnet 表示：“我們工作中*新穎的方面就是，我們采用與測量結果關聯(lián)得很好的理論分析來考慮這種薄膜的透明性和導電性。制造問題通常會使得新材料難以獲取理論上的*佳性能。我們決定報告我們在實驗中遇到的情況，并假設補救措施，以便這種信息未來可用于避免或者*小化可能影響性能的情況。”
研究人員稱，他們的研究表明，膠體光刻可用于制造化學穩(wěn)定的透明導電薄膜，這種薄膜有望應用于一系列領域。
關鍵字
電極、柔性電子、顯示屏
采用德國薄膜制備工藝，形成了一套具有嚴格工藝標準的閉環(huán)式流程技術制備體系，能夠制備各種超高性能光學薄膜，包括紅外薄膜、增透膜，ARcoating, 激光薄膜、特種薄膜、紫外薄膜、x射線薄膜，應用領域涉及激光切割、激光焊接、激光美容、醫(yī)用激光器、紅外制導、面部識別、VR/AR應用,博物館，低反射櫥窗玻璃，畫框等。
