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研究人员已经证明了基于纳米图案化银的大规模制造新型透明导电电极薄膜。 智能手机触摸屏和平板电视使用透明
电极来检测触摸并快速切换每个像素的颜色。 由于银比目前用于制造这些电极的材料更不易碎并且更耐化学腐蚀,
因此新型薄膜可以提供高性能和持久的选择,可用于柔性屏幕和电子设备。 银基薄膜还可以使柔性太阳能电池安装
在窗户,屋顶甚至个人设备上。
在《光学材料快报》杂志上, 研究人员报告说, 在直径10厘米的玻璃圆盘上制造了一种透明的导电薄膜。根据与实验
测量结果相匹配的理论估计, 他们计算出薄膜电极的性能明显优于现有柔性显示器和触摸屏。
该论文的第一作者、丹麦南部大学的杰斯·林内特说: "我们用于制造的方法是高度可重复的, 并创造了一种化学稳定的
配置, 在透明度和导电性能之间进行了可调整的权衡"."这意味着, 如果设备需要更高的透明度但更少的导电性, 则可以
通过改变薄膜的厚度来调节薄膜。
寻找灵活的替代方案
今天的大多数透明电极都是由氧化锆 (ito) 制成的, 其透明度高达 92%, 与玻璃相当。虽然高度透明, 但 ito 薄膜必须经
过仔细处理, 以实现可重现的性能, 并且非常易碎, 无法与柔性电子产品或显示器一起使用。由于这些缺点, 研究人员
正在寻找 ito 的替代品。
贵金属 (如黄金、白银和铂) 的耐腐蚀性使其成为很有前途的 ito 替代品, 可用于可与柔性基材一起使用的长效耐化学
电极。然而, 到目前为止, 贵金属透明导电薄膜的表面粗糙度很高, 这可能会降低性能, 因为薄膜与其他层之间的界面
并不平坦。透明导电薄膜也可以使用碳纳米管制成, 但这些薄膜目前在所有应用中都没有表现出足够高的导电性, 而
且由于纳米管堆叠在一起, 也容易受到表面粗糙度的影响。
在这项新的研究中, 研究人员使用一种叫做胶体光刻的方法来制造透明导电银薄膜。他们首先创建了一个掩蔽层, 或
模板, 通过涂覆一个10厘米的晶圆片与一层均匀, 包装紧密的塑料纳米颗粒。研究人员将这些涂布的晶片放入等离子
烤箱中, 以均匀地缩小所有颗粒的大小。当他们将一层银沉积在掩蔽层的时候, 银进入了粒子之间的空间。然后, 它们
溶解了这些粒子, 留下了类似蜂窝状的精确孔图案, 使光线通过, 产生了导电和光学透明的薄膜。
平衡透明度和导电性
研究人员证明, 他们的大规模制造方法可用于制造透光率高达80% 的银透明电极, 同时保持电量低于每平方10欧姆--
约为原来的十分之一报告了具有等效透明度的碳纳米基薄膜。电阻越低, 电极进行电荷的效果就越好。
我们工作中最新颖的方面是, 我们利用理论分析, 将这层薄膜的传输特性和电导特性与测量结果很好地联系起来, 同时
也考虑到了这一薄膜的传输特性和导电性。"制造问题通常会使人们很难从新材料中获得最佳的理论性能。我们决定
报告我们在实验中遇到的情况, 并假定我们遇到的补救措施, 以便将来可以使用这些信息来避免或最大限度地减少可
能影响性能的问题。
研究人员表示, 他们的研究结果表明, 胶体光刻可用于制造透明导电薄膜, 这些薄膜具有化学稳定性, 可用于各种应用。