Bilden visar ett nätverk av silver nanotrådar skapade med den nya tekniken. De vita linjerna som går uppifrån och ner representerar ljusstrålar, som rör sig i en rak linje genom gallret. De blå linjerna är de elektroner som inte kan passera rakt igenom, eftersom de är utspridda vid gränserna mellan silverkristallerna. Enskilda kristaller syns via färgkontrasten. Kredit:Henk Jan Boluijt/AMOLF
Forskare från FOM-institutet AMOLF har upptäckt en ny teknik för att göra transparenta ledare som används i elektronik som solceller och smartphones. Tekniken är en kombination av en stämplingsmekanism på nanoskala och en kemisk process. Jämfört med befintliga produktionsmetoder, denna nya teknik resulterar i en bättre ledande produkt till lägre kostnader. Forskarna publicerar resultaten online den 3 december rd i journalen Avancerade material .
Stämpling följt av en kemisk process i vatten
Forskarna baserade den nya processen på en kombination av två befintliga tekniker. Använda stämplingstekniken "Substrate Conformal Imprint Lithography" , som har sitt ursprung i ett samarbete mellan Philips och AMOLF, de stämplade ett mönster i ett tunt lager plast ovanpå ett glassubstrat. Resultatet ser ungefär ut som ett landskap i nanoskala:en yta som är korsad av sammankopplade kanaler. Forskarna fyllde sedan de små kanalerna med silver med hjälp av en kemisk process som kallas "Tollens"-reaktionen. Efter att ha tagit bort plasten, ett ledande silvergaller finns kvar på glassubstratet. Mönstren för denna ledare är mindre än ljusets våglängd; som ett resultat, de reflekterar inte några färger från det synliga spektrumet. Denna egenskap gör ledaren transparent.
Fördelar
Den nya tekniken erbjuder flera fördelar. Nätverket består av silverkristaller som är snyggt arrangerade och nästan lika breda som de stämplade kanalerna. Detta betyder att det finns relativt få gränser mellan kristallerna, vilket underlättar elektronflödet genom nätverket. Följaktligen, Tekniken har tre gånger så hög konduktivitet som en konventionell metod baserad på avdunstning av metaller. För den förångningsmetoden, forskare använder samma plast nanomönster men metallavlagringar överallt, inte bara i kanalerna. Det betyder att när plasten skalas av, en del av metallen går till spillo. Dessutom, indunstningen kräver mycket energi.
AMOLF postdoc Beniamino Sciacca:"Vi kombinerar det bästa av två världar. Strukturerna med nanomönster har bevisat sitt värde och förblir en del av processen, men appliceringen av metallskiktet på strukturen ger bättre resultat i lösningen. Vi förlorar mindre metall och det är mer energieffektivt." Projektledare Erik Garnett:"Med tanke på de många fördelarna, Jag tror att det finns en god chans att tekniken kommer att hitta sin väg till kommersiella tillämpningar som solceller, surfplattor och smartphones."
