Yeni gümüş bazlı şeffaf iletken film: Esnek elektronik alanında kullanılması bekleniyor!
Kılavuz
Son zamanlarda, Güney Danimarka Üniversitesi'nden araştırmacılar, gümüş nano modellere dayalı yeni şeffaf iletken elektrot filmlerinin büyük ölçekli üretimi için yeni bir yöntem gösterdiler.
arka fon
Şeffaf elektrotlar, bilgi ekranı, katı hal aydınlatması, fotoelektrik dönüştürme ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır.Örneğin, akıllı telefon dokunmatik ekranları ve düz panel TV'ler, dokunmaları algılamak ve her pikselin rengini hızla değiştirmek için şeffaf elektrotlar kullanır.
Günümüzde çoğu şeffaf elektrot indiyum kalay oksitten (ITO) yapılmıştır. Cama kıyasla, indiyum kalay oksit% 92'ye varan bir şeffaflığa sahiptir. ITO filmi son derece şeffaf olmasına rağmen, tekrarlanabilir özellikler elde etmek için dikkatlice işlenmelidir. Ayrıca ITO sert ve kırılgandır ve bükülmeye maruz kaldığında kolayca kırılır, bu da esnek elektronik ürünler için uygun değildir.
Bu nedenle, araştırmacılar ITO'ya alternatifler arıyor. Örneğin, yazar bir zamanlar Massachusetts Institute of Technology tarafından geliştirilen ve grafen elektrotları kullanan esnek, şeffaf bir organik güneş pili tanıttı.
(Resim kaynağı: MIT)
Şeffaf iletken filmler de karbon nanotüplerden yapılabilir, ancak bu filmler şu anda tüm uygulamalar için yeterli iletkenliğe sahip değildir ve aynı zamanda yüzey pürüzlülüğünden de etkilenir çünkü karbon nanotüplerin üst üste istiflenmesi gerekir. birlikte.
(Resim kaynağı: Ying Zhou ve Reiko Azumi)
Ayrıca, korozyon önleyici özelliklere sahip altın, gümüş ve platin gibi değerli metallerin de ITO'nun ikamesi olması bekleniyor. Bu değerli metaller, esnek alt tabakalarla kullanım için uzun ömürlü ve kimyasal olarak dirençli elektrotlar oluşturabilir. Bununla birlikte, şimdiye kadar, asil metal şeffaf iletken filmin yüksek yüzey pürüzlülüğü nedeniyle, film ve diğer katmanlar arasındaki arayüz yeterince düz değildir ve dolayısıyla performansını düşürmektedir.
Yenilikçilik
Son zamanlarda, Güney Danimarka Üniversitesi'nden araştırmacılar, gümüş nano modellere dayalı yeni şeffaf iletken elektrot filmlerinin büyük ölçekli üretimi için yeni bir yöntem gösterdiler.
Şu anda elektrot yapmak için kullanılan malzemelerle karşılaştırıldığında gümüş kırılgan değildir ve kimyasal korozyona karşı daha dayanıklıdır. Bu nedenle esnek ekranlar ve esnek elektronik ürünlerdeki uygulamalar için yeni film, yüksek performanslı ve dayanıklı bir seçenek sunuyor. Ayrıca gümüş bazlı filmler, pencerelere, çatılara ve hatta kişisel cihazlara monte edilen esnek güneş pillerine de uygulanabilir.
(Resim kaynağı: Jes Linnet, Güney Danimarka Üniversitesi)
"Optical Materials Express" dergisinde yayınlanan bir makalede araştırmacılar, bu şeffaf iletken filmin 10 cm çapında bir cam disk üzerinde üretilme sürecini rapor ettiler. Deneysel ölçümlerle yakından eşleşen teorik değerlendirmeye dayanarak, ince film elektrotlarının mevcut esnek ekranlarda ve dokunmatik ekranlarda kullanılanlardan çok daha iyi performans gösterdiğini hesapladılar.
teknoloji
Yeni çalışmada araştırmacılar, şeffaf iletken gümüş filmler yapmak için "kolloidal litografi" adlı bir yöntem kullandılar. İlk olarak, 10 cm'lik bir gofret üzerine muntazam boyutta ve sıkıca düzenlenmiş plastik nano partiküllerden oluşan bir tabakayı kaplayarak bir maske tabakası veya şablonu imal ettiler. Ardından, araştırmacılar bu kaplanmış gofretleri, tüm parçacıkların boyutunu eşit şekilde küçültmek için bir plazma fırınına yerleştirdiler. Maske katmanına ince bir gümüş film bıraktıklarında gümüş, parçacıklar arasındaki boşluğa girer. Daha sonra, partikülleri çözerek açık bir petek delikleri deseni bırakırlar, ışığın geçmesine izin vererek iletken ve optik olarak şeffaf bir film oluştururlar.
(Resim kaynağı: Jes Linnet, Güney Danimarka Üniversitesi)
Araştırmacılar, büyük ölçekli üretim yöntemlerinin, aynı şeffaflığa sahip karbon nanotüp bazlı filmlerle yaklaşık olarak aynı olan, metrekare başına 10 ohm'dan daha düşük bir yüzey direncini korurken% 80'e varan şeffaflığa sahip gümüş şeffaf elektrotlar üretmek için kullanılabileceğini kanıtladılar. Bunun onda biri. Direnç ne kadar düşükse, elektrotun yükleri iletme performansı o kadar iyi olur.
değer
Makalenin ilk yazarı, Güney Danimarka Üniversitesi'nden Jes Linnet şunları söyledi: "Kullandığımız üretim şeması oldukça kopyalanabilir ve şeffaflık ile iletkenlik arasında bir uzlaşma yoluyla kimyasal olarak kararlı bir yapı oluşturur. Bu, bir cihaz ise Daha yüksek şeffaflık ve daha düşük iletkenlik ihtiyacı, bunu yaparken filmin kalınlığını değiştirerek bu ihtiyaca uyarlanabilir. "
Linnet şunları söyledi: "Çalışmamızın en yeni yönü, bu filmin şeffaflığını ve iletkenliğini göz önünde bulundurmak için ölçüm sonuçlarıyla iyi bir şekilde ilişkilendirilen teorik analiz kullanmamızdır. Üretim sorunları genellikle yeni malzemelerin en teorik olanı elde etmesini zorlaştırır. İyi performans. Deneylerimizde karşılaştığımız durumları rapor etmeye karar verdik ve bu bilgilerin gelecekte performansı etkileyebilecek durumlardan kaçınmak veya bunları en aza indirmek için kullanılabilmesi için iyileştirici önlemler almaya karar verdik. "
Araştırmacılar, araştırmalarının, kolloidal litografinin, çeşitli alanlarda kullanılması beklenen kimyasal olarak kararlı şeffaf iletken filmler yapmak için kullanılabileceğini gösterdiğini söyledi.
Anahtar kelime
Elektrotlar, esnek elektronikler, giyilebilir
Referans
[1] https://www.osa.org/en-us/about_osa/newsroom/news_releases/2018/transparent_conductive_films_promising_for_dev_(1)/
2 Jes Linnet, Anders Runge Walther, Christian Wolff, Ole Albrektsen, N. Asger Mortensen, Jakob Kjelstrup-Hansen. Asil metal ince filmlerin büyük ölçekli nano yapılandırmasıyla şeffaf ve iletken elektrotlar . Optical Materials Express, 2018; 8 (7): 1733 DOI: 10.1364 / OME.8.001733
