Индий

Научные отчеты, том 5, Номер статьи: 16838 (2015) Цитировать эту статью

6151 Доступов

55 цитат

Подробности о метриках

Мы сообщаем о не содержащем индия и экономичном многослойном сетчатом электроде Cu2O/Cu/Cu2O, выращенном методом рулонного распыления при комнатной температуре, как жизнеспособной альтернативе электродам ITO для экономичного производства гибких сенсорных панелей большой площади. (ТСП). Используя промежуточный слой металлической меди с низким удельным сопротивлением и узорчатую сетчатую структуру, мы получили многослойные сетчатые электроды Cu2O/Cu/Cu2O с низким сопротивлением листа 15,1 Ом/квадрат и высоким оптическим пропусканием 89%, а также хорошей механической гибкостью. Результаты испытаний на внешний/внутренний изгиб показали, что сетчатый электрод Cu2O/Cu/Cu2O обладает механической гибкостью, превосходящей механическую гибкость обычных пленок ITO. Используя многослойные сетчатые электроды Cu2O/Cu/Cu2O с ромбовидным рисунком, мы успешно продемонстрировали ТСПС типа «гибкая пленка-пленка» и жесткие ТСПС типа «стекло-пленка-пленка». TSP с сетчатым электродом Cu2O/Cu/Cu2O использовались для выполнения функций увеличения/уменьшения масштаба и мультисенсорного письма, что указывает на то, что эти электроды являются многообещающими экономичными прозрачными электродами для замены обычных электродов ITO в гибких TSP большой площади.

Панели с сенсорным экраном (TSP) считаются ключевыми компонентами информационных устройств, таких как мобильные сотовые телефоны, навигационные системы, информативные плоские дисплеи и мобильные планшеты. Среди различных типов TSP, TSP емкостного типа являются наиболее часто используемыми в мобильных информационных устройствах из-за их способности выполнять функции мультитач и многозадачности, а также простоты процесса изготовления. Однако с появлением гибких мобильных сотовых телефонов и изогнутых плоских дисплеев были предприняты большие усилия по разработке гибких TSP емкостного типа1,2. Для реализации высокопроизводительных гибких TSP важно разработать высококачественные прозрачные и гибкие электроды, поскольку функция мультитач или скорость касания TSP, а также их прозрачность критически зависят от поверхностного сопротивления и оптической прозрачности их прозрачных электродов. . Хотя пленки оксида индия и олова (ITO) чаще всего используются в качестве прозрачных электродов в TSP резистивного или емкостного типа из-за их высокой прозрачности и проводимости, существуют серьезные проблемы, делающие непрактичным использование ITO в экономичных гибких TSP, в том числе высокое сопротивление слоев тонких пленок ITO, нехватка ресурсов индия и, следовательно, высокая стоимость ITO, а также плохие механические свойства пленок ITO3,4,5. Чтобы заменить традиционные дорогостоящие пленки ITO, было исследовано несколько прозрачных электродных материалов для использования в качестве экономичных прозрачных электродов в TSP, включая сеть углеродных нанотрубок (УНТ), графеновую пленку и проводящую полимерную пленку6,7,8,9,10. Однако эти прозрачные электроды показали лишь скромные характеристики в TSP из-за относительно высокого поверхностного сопротивления УНТ или графена и нестабильности проводящих полимеров. Кроме того, перколяционные сетки из металлических нанопроволок (NW) и электроды из металлической сетки на основе Ag или Cu также интенсивно исследовались из-за их низкого удельного сопротивления и превосходной гибкости11,12,13,14,15,16. Однако плохая адгезия сеток Ag NW, их неоднородная топография, легкая деградация и их неустойчивость к статическому электричеству являются критической проблемой для сетевых электродов Ag NW14. В случае электродов с металлической сеткой (Ag или Cu) удельное сопротивление очень низкое (2,0–4,2 × 10–5 Ом·см), но использование металла с высокой отражающей способностью приводит к проблемам с видимостью17,18. Хотя Ким и др. сообщили о низком поверхностном сопротивлении (6,197 Ом/квадрат) и высоком коэффициенте пропускания (90,65%) медной сотовой сетки, покрытой пленкой ZnO, легированной Al, однако высокая отражательная способность металлической сетки Cu все еще остается проблемой для использования в качестве прозрачных электродов для TSP19. В последнее время многослойные электроды оксид-металл-оксид (ОМО) стали перспективными прозрачными электродами для гибких органических светоизлучающих диодов, гибких органических солнечных элементов, гибких TSP, гибких устройств памяти и гибких оксидных тонкопленочных транзисторов из-за их низкого удельного сопротивления и высокого коэффициента пропускания. и хорошую гибкость благодаря низкому удельному сопротивлению, высокой прозрачности и механической гибкости20,21,22,23,24,25,26,27. Однако многослойные пленки ОМО, такие как ITO/Ag/ITO, IZO/Ag/IZO и IZTO/Ag/IZTO, по-прежнему содержат дорогостоящие элементы индия и серебра. Хотя эти ОМО-электроды на основе Ag были широко исследованы из-за очень низкого удельного сопротивления, вызванного промежуточным слоем Ag, и высокого коэффициента пропускания, вызванного просветляющим эффектом структуры диэлектрик/металл/диэлектрик, сообщений об использовании сетки не поступало. Многослойные слои OMO с рисунком в качестве прозрачных и гибких электродов для гибких TSP. В частности, разработка безиндийных многослойных ОМО на основе меди с сетчатой ​​структурой необходима для замены традиционных дорогостоящих многослойных ОМО на основе ITO или Ag, чтобы обеспечить экономически эффективные гибкие TSP емкостного типа.