具有嵌入式金属网的高性能，灵活，透明电极的可扩展解决方案处理制造策略

该程序的总体目标是使用基于溶液的制造工艺，该工艺结合了光刻、电沉积和压印转移，以生产具有自锚定、完全嵌入微金属网的高性能、柔性、透明导电膜。这种网格有助于解决未来基于金属网格的柔性电子设备面临的关键挑战，例如非平面印刷、低制造吞吐量和高制造成本。嵌入式金属网具有多种优点，例如关键的自光滑性、机械稳定性和高燃烧应力、对柔性基材的强附着力以及防潮、耐氧和耐化学品。

我们的工艺是通过基于溶液的电沉积来实现金属沉积，并且对于追求高吞吐量（如批量和低成本生产）来说很简单。我的小组帮助 Wendy Lee 博士的小组通过使用我们自制的电子束光刻系统对 400 纳米金属网进行图案化来测试金属网制造工艺的尺寸稳定性。我的助手熊泽将演示电子束图案化过程。

要开始制造 EMTE，请用液体清洁剂和棉签清洁一块 3 厘米 x 3 厘米的地板掺杂氧化锡涂层玻璃。用去离子水彻底冲洗玻璃基板，然后用另一根棉签去除残留的清洁剂。在 40 kHz 的异丙醇中对 FTO 玻璃进行 30 秒的超声处理。

然后用压缩空气擦干干净的玻璃杯。接下来，将干净、干燥的 FTO 玻璃放入旋涂机中，并涂上 100 微升正性光刻胶。以 4， 000 RPM 的速度对玻璃进行旋涂 60 秒，以产生 1.8 微米厚的薄膜。

将镀膜玻璃杯在 100 摄氏度下烘烤 50 秒。用网状图案掩模覆盖镀膜玻璃，并将光刻胶暴露在足够的紫外线下，以达到每平方厘米 20 毫焦耳的辐射通量。然后，将镀膜玻璃浸入适当的显影剂中 50 秒，以去除曝光的光刻胶。

用去离子水冲洗样品，并在压缩空气流下干燥。接下来，将 100 毫升默许铜电镀液放入 250 毫升烧杯中。将样品浸入电镀溶液中。

并将其连接到双电极电沉积装置的负极端子。然后，将铜金属棒连接到设备的正极端子。施加恒定的 5 毫安电流，使电流密度达到每平方厘米 3 毫安，持续 15 分钟，在样品上沉积一层 1.5 微米厚的铜层。

槌球是制造的关键步骤。电流密度和电镀时间会影响金属网的形态和最终性能，应使用您自己的样品进行测试和优化。用去离子水彻底冲洗电镀样品，并在压缩空气流下干燥。

将样品浸入丙酮中 5 分钟，以溶解剩余的光刻胶，在 FTO 玻璃表面留下裸露的金属网。用去离子水和压缩空气冲洗并干燥样品。接下来，将样品放在液压机的压板上，金属网朝上。

用 100 微米厚的环状烯烃共聚物薄膜覆盖样品，玻璃化转变温度为 78 摄氏度。将压板加热至 100 摄氏度，然后对样品施加 15 毫帕的压印压力 5 分钟。在释放压印压力之前，将压板拉至 40 摄氏度。

压力和温度是压印转移步骤中的重要主要利益。确保您的印记和压力均匀且足够高，以便完全转移。温度应比衬底材料的玻璃化转变温度高约 20 度。

小心地从 FTO 玻璃表面剥离带有嵌入网的聚合物膜，以获得 EMTE。要开始制备亚微米 EMTE，请用液体洗涤剂和去离子水清洁一块 3 厘米 x 3 厘米的 FTO 玻璃，然后在异丙醇中超声处理。将干净、干燥的 FTO 玻璃放入旋涂机中，并在吻合剂中涂抹 100 微升 4% 重量的 PMMA。

以 2500 RPM 的速度对玻璃进行旋涂 60 秒，以产生 150 纳米厚的薄膜。将薄膜在 170 摄氏度下烘烤 30 分钟，然后启动电子束光刻系统并使用图案发生器准备网状图案。将样品放入电子束光刻系统中并运行图案化过程。

通过将 PMMA 浸入甲基-异丙基-酮和异丙醇的 1 到 3 混合物中 60 秒来显影。用去离子水冲洗有图案的样品，并在压缩空气流下干燥。接下来，将图案化样品放入铜电镀溶液中，并将样品连接到双电极电沉积装置的负极端子。

将正极端子连接到铜金属棒。施加恒定电流，使电流密度达到每平方厘米 3 毫安，持续两分钟，在样品上镀 200 纳米的铜。用去离子水冲洗样品，并将样品浸入丙酮中 5 分钟以溶解 PMMA。

接下来，将样品放在液压机的压板上。用 100 微米厚的环状烯烃共聚物薄膜覆盖样品，玻璃化转变温度为 78 摄氏度。将压板加热到 100 摄氏度，并施加 15 毫帕的压印压力 5 分钟。

在释放压力之前，将压板冷却至 40 摄氏度。小心地从 FTO 玻璃上剥离薄膜，以获得亚微米 EMTE。要开始测量薄层电阻，首先将银涂抹在 EMTE 的相对边缘，然后让糊状物干燥。

按照设备制造商的说明，将薄层电阻测量设备的四个探针放在银膏线上。测量并记录薄层电阻。要进行光透射测量，首先将 EMTE 放在设置为 100% 透射率的校准紫外可见分光光度计的样品架上。

样品垂直于光束对齐。获取 EMTE 的透射光谱以评估电透明度。铜 EMTE 用各种网格图案制成，以评估网格几何形状对电极特性的影响。

EMTE 在 550 纳米处的电导与光导之比超过 1.5 乘以 10 到四分之一。较厚的网格对应于较低的光学透射率和薄层电阻。较大的间距对应于较大的薄层电阻和透射率。

EMTE 是使用 50 微米间距网格用各种金属制成的，所有这些金属都显示出平坦、无特征的透射光谱。由于网格厚度和透射率之间的关系相同，因此可以首先通过调整网格的几何形状和组成来调整透射率和薄层电阻。铜 EMTE 的薄层电阻是通过压缩和拉伸弯曲测试进行评估的。

在 4 mm 和 5 mm 压缩弯曲试验中未观察到显著变化。拉伸弯曲测试会逐渐增加抗薄层性。在异丙醇水或炎热潮湿的环境中暴露 24 小时后，未观察到降解和片层电阻。

新学生可以在几天内学会这种技术。一旦掌握，整个制造过程可以在 2 到 3 小时内完成，并且设备已准备就绪。该技术为使用可扩展的解决方案工艺制造方法来开发新型微纳米结构器件铺平了道路，例如我们嵌入柔性基板中的自锚定、高纵横比微金属网。

许多应用，如触摸屏、位移传感器和太阳能电池，都可以从我们的高性能嵌入式金属网透明电极中受益。观看此视频后，您应该对如何使用这种基于解决方案的制造流程来生成金属网格透明实际数据有很好的了解。感谢您的观看，我们欢迎合作。