合肥研究院在銀納米線透明導(dǎo)電薄膜研究方面取得系列進(jìn)展

　　近期，中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院固體物理研究所微納技術(shù)與器件研究室研究員葉長(zhǎng)輝團(tuán)隊(duì)在高品質(zhì)銀納米線透明導(dǎo)電薄膜研究方面取得系列進(jìn)展，相關(guān)結(jié)果分別發(fā)表在ACS Appl. Mater. Interfaces、J. Mater. Chem. C (該文章被選為J. Mater. Chem. C 雜志的封面論文和2017熱點(diǎn)論文)、CrystEngComm上，并申請(qǐng)了國(guó)家發(fā)明專利兩項(xiàng)。

　　銀納米線透明導(dǎo)電薄膜兼具優(yōu)異的導(dǎo)電性、可見光透過(guò)性和柔韌性，已經(jīng)成為傳統(tǒng)透明導(dǎo)電薄膜材料氧化銦錫(ITO)的有力競(jìng)爭(zhēng)者，有望在柔性電子器件中逐漸替代ITO材料。然而，目前限制銀納米線透明導(dǎo)電薄膜實(shí)際應(yīng)用的瓶頸問(wèn)題不是其導(dǎo)電性差和可見光透過(guò)率低，而是方塊電阻的均勻性差和霧度大，而解決這兩個(gè)問(wèn)題的關(guān)鍵在于能否得到性能優(yōu)異、穩(wěn)定的涂布液。目前，國(guó)際上相關(guān)領(lǐng)域的研究主要集中于提高薄膜的導(dǎo)電性和可見光透過(guò)率，而對(duì)薄膜方塊電阻的均勻性以及霧度過(guò)大的問(wèn)題關(guān)注的并不多，特別是針對(duì)涂布液性能的研究報(bào)道非常少，嚴(yán)重制約了銀納米線在主流電子產(chǎn)品中的規(guī)?；瘧?yīng)用。

　　葉長(zhǎng)輝團(tuán)隊(duì)針對(duì)方塊電阻的均勻性差和霧度大兩個(gè)問(wèn)題開展了深入研究，取得了系列進(jìn)展。研究人員首先提出采用抑制二次成核的新方法，獲得了含顆粒較少的超細(xì)(直徑<20nm)、超大長(zhǎng)徑比(長(zhǎng)徑比>1500)的銀納米線(CrystEngComm. 2017, 19, 148-153)；進(jìn)而通過(guò)膠體穩(wěn)定性理論，設(shè)計(jì)了尺寸篩分方法，獲得了尺寸分布窄、純度高的銀納米線(J. Mater. Chem. C 2017, 5, 2240-2246)；通過(guò)對(duì)銀納米線進(jìn)行表面化學(xué)修飾，獲得了可長(zhǎng)期穩(wěn)定分布于溶劑中(可存儲(chǔ)半年以上)的高濃度(濃度為5mg/ml)銀納米線涂布液(RSC Adv. 2017, 7, 1926-1942)；并通過(guò)分析薄膜涂布中的傳質(zhì)和傳熱過(guò)程，提出了動(dòng)態(tài)紅外加熱方法，最終獲得方塊電阻均勻(電阻不均勻性小于5%)、霧度低(霧度小于0.8%)的高品質(zhì)銀納米線透明導(dǎo)電薄膜(可見光透過(guò)率>91%，方塊電阻<75Ω/□) (ACS Appl. Mater. Interfaces 2016, 8, 9865-9871)。上述研究成果為獲取性能優(yōu)異銀納米線透明導(dǎo)電薄膜提供了新的制備思路，也為其實(shí)現(xiàn)在柔性電子器件的實(shí)際應(yīng)用奠定了良好的研究基礎(chǔ)。

　　以上研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金和企業(yè)合作研發(fā)項(xiàng)目的資助。

圖1 銀納米線及透明導(dǎo)電薄膜光、電、均勻性及應(yīng)用實(shí)例

圖2 高品質(zhì)銀納米線透明導(dǎo)電薄膜(論文封面圖)