Ультра

npj Flexible Electronics, том 6, номер статьи: 48 (2022 г.) Цитировать эту статью

2596 Доступов

11 цитат

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Чтобы реализовать высокопроизводительную гибкую прозрачную электронику с чрезвычайной адаптивностью к окружающей среде, электроды из серебряных нанопроволок (Ag NW) должны одновременно отвечать требованиям устойчивости к высоким температурам, химической и механической стойкости. В настоящем документе сообщается о масштабируемом пучке микросеток Ag NW, внедренном в проводящую пленку из полиимида (Ag BMs/ePI) посредством простого нанесения распылением и метода переноса. Благодаря синергетическому эффекту пучковой микросетки и встроенной архитектуры электрод Ag BMs/ePI демонстрирует высокую термическую стабильность (370 °C и 400 °C в условиях окружающей среды и атмосферы азота соответственно), низкое изменение поверхностного сопротивления (<4%), хорошая устойчивость к коррозии и деформации. В качестве электрического нагревателя Ag BMs/ePI может достигать температуры ~204 °C с быстрым временем термического отклика ~8 с при напряжении 8 В и демонстрирует хорошую стабильность нагрева в изогнутом состоянии. Эта работа предлагает многообещающую платформу для создания гибкой прозрачной электроники для адаптации к экстремальным условиям, особенно для тех устройств, которые требуют высокотемпературной обработки.

Гибкие прозрачные проводники пронизывают многочисленные современные технологии оптоэлектронных устройств1,2,3,4, и из-за желательных электрических, оптических и механических свойств исследуются гибкие прозрачные металлические электроды на основе нанопроволок (например, ННК Cu, ННК Ag, ННК Au). для множества различных применений, таких как интерактивная электроника, нагреватели, солнечные элементы, электрохромные устройства и т. д.5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15. В качестве экономически эффективной альтернативы электродам из Ag NW, Cu NW имеют почти такую ​​же проводимость, как и Ag NW, что вызвало большую озабоченность из-за того, что они значительно дешевле, чем Ag12,13,15. Однако чувствительность к воде и кислороду в настоящее время является основным препятствием для стабильной проводимости ННК Cu в различных приложениях11. Что касается инертного электрода Au NW, то этому препятствует грабительская цена Au. Учитывая сложную ситуацию, ННК Ag становятся наиболее потенциальным материалом для изготовления гибких прозрачных электродов. В реальных условиях электроды из Ag NW обычно подвергаются воздействию различных экстремальных условий, таких как высокая температура, химическая эрозия и механическая деформация. При этом термическая стабильность электрода из Ag NW является одним из крайне желательных показателей для изготовления типичных оптоэлектронных устройств с процессом высокотемпературного отжига16,17,18,19, и, что более важно, эти электроды часто нагреваются из-за джоулева нагрева20. Однако из-за присущего ему недостатка термоактивированной рэлеевской нестабильности поверхностная диффузия атомов Ag в Ag NW может привести к сфероидизации и прерывистым сеткам, что приводит к уменьшению срока службы и ограничению возможностей проводника Ag NW для потенциальных применений21,22,23 , 24.

Чтобы решить проблему термической стабильности электродов Ag NW для их широкого применения, были предприняты усилия по разработке технологий пассивации поверхности с использованием органических, неорганических или углеродных материалов. Например, электрод Ag NWs, встроенный в армированный стеклотканью композит, выдерживает температуру ~250 °C в течение 2 часов 25 минут. Графен может рассеивать тепловую энергию и обеспечивать защиту от влаги для защиты электрода Ag NW, который способен сохранять стабильность при 300 °C26. Кроме того, неорганические покрывающие слои (например, ZnO, TiO2) с высокой температурой плавления были также предложены для инкапсуляции Ag ННК6,27, где проводящая пленка может выдерживать термическую обработку при ~ 300 ° C с небольшим изменением поверхностного сопротивления. Тем не менее, эти процессы подготовки являются сложными и дорогостоящими для улучшения термической стабильности проводящих пленок Ag ННК. Кроме того, с технической точки зрения, высокоэффективный гибкий прозрачный электрод из Ag NW должен одновременно удовлетворять и другим ключевым требованиям, таким как равномерное поверхностное сопротивление (Rs), механическая прочность и электрическая стойкость в суровых условиях, гладкая топография поверхности (~ несколько нанометров (предпочтительны) и прочная адгезия с подложкой. Однако решение, одновременно решающее вышеупомянутые проблемы с проводниками из Ag ННК, не появилось и является актуальной задачей. С другой стороны, электроды сетей на основе металлических нанопроволок всегда страдают от большого сопротивления перехода между нанопроволоками22,28. Поэтому различные методы, такие как обычный термический отжиг23,29, лазерная наносварка30, сварка импульсной лампой31, химическая обработка32, механическая сварка33 и электрический отжиг21,34, всегда необходимы для улучшения наносварки металлических нанопроволок и снижения сопротивления перехода, где они процессы могут увеличить стоимость производства или быть сложными. Эти проблемы мотивируют поиск стратегий, позволяющих легко приготовить высокоэффективные гибкие прозрачные электроды из ННК серебра.