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，但是它必須經過仔細地處理從而實現可重現的特性。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有柔性顯示屏和觸摸屏使用的那些薄膜電極的表現要好很多。
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，他們溶解顆粒，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整創造出化學穩定的結構。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。
