透明导电薄膜有望开发柔性屏幕

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。

研究人员在“ 光学材料快车 ”杂志上报道了在直径10厘米的玻璃圆盘上制作透明导电薄膜。基于与实验测量结果密切匹配的理论估计，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。

“我们用于制造的方法是高度可重复的，并且产生化学稳定的配置，在透明度和导电性能之间进行可调节的折衷，”该论文的第一作者，南丹麦大学的Jes Linnet说。“这意味着如果设备需要更高的透明度但导电性更低，可以通过改变薄膜的厚度来制作薄膜。”

寻找灵活的替代方案

今天的大多数透明电极都是由氧化铟锡(ITO)制成，透明度可达到92%，与玻璃相当。虽然高度透明，但ITO薄膜必须经过精心加工才能获得可重复的性能，并且太脆而不能与柔性电子元件或显示器一起使用。由于这些缺点，研究人员正在寻找ITO的替代品。

贵金属(如金，银和铂)的抗腐蚀性使其成为有前景的ITO替代品，可用于制造可与柔性基材一起使用的耐久耐化学腐蚀电极。然而，迄今为止，贵金属透明导电膜遭受高表面粗糙度，这会降低性能，因为膜与其它层之间的界面不平坦。透明导电膜也可以使用碳纳米管制造，但是这些膜目前对于所有应用都不具有足够高的导电性，并且由于纳米管彼此堆叠而倾向于也遭受表面粗糙。

在这项新研究中，研究人员使用一种称为胶体光刻的方法来制作透明的导电银薄膜。他们首先通过在10厘米的晶圆上涂上单层均匀尺寸的密堆积塑料纳米颗粒来制作掩模层或模板。研究人员将这些涂覆的晶圆放入等离子烘箱中，以均匀地缩小所有颗粒的尺寸。当它们在掩模层上沉积银薄膜时，银进入颗粒之间的空间。然后，它们溶解颗粒，留下精确的蜂窝状孔图案，允许光线通过，从而产生导电且光学透明的薄膜。

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明率高达80%的银透明电极，同时保持电阻率低于每平方10欧姆 - 约为碳纳米管报告的十分之一 - 具有相同透明度的基础电影。电阻越低，电极导电时越好。

“我们工作中最新颖的方面是我们使用与测量结果相关的理论分析来解释这种薄膜的透射性质和电导性质，”Linnet说。“制造问题通常使得很难从新材料中获得最佳理论性能。我们决定报告我们在实验中遇到的情况并假设补救措施，以便将来可以使用这些信息来避免或最小化可能影响性能的问题。”

研究人员表示，他们的研究结果表明，胶体光刻技术可用于制造化学稳定的透明导电薄膜，可用于各种应用。