Масштабируемая стратегия обработки, разработанная для высокопроизводительных, гибких, прозрачных электродов с встроенной металлической сеткой

Общая цель этой процедуры заключается в использовании процесса изготовления, основанного на растворе, который сочетает в себе литографию, электрическое осаждение и перенос отпечатков для получения высокоэффективной, гибкой, прозрачной проводящей пленки с самозакрепленной, полностью встроенной микрометаллической сеткой. Эта сетка может помочь решить ключевые проблемы, с которыми столкнутся будущие гибкие электронные устройства на основе металлической сетки, такие как типографика на неплоской поверхности, низкая производительность и высокая стоимость производства. Встроенная металлическая сетка имеет ряд преимуществ, таких как исключительная самогладкость, механическая стабильность и высокое напряжение горения, сильная адгезия к гибкой подложке, а также устойчивость к влаге, кислороду и химическим веществам.

Наш процесс предусматривает напыление металла на основе электрического осаждения на основе раствора и прост для достижения высокой производительности, такой как объем и низкая стоимость производства. Моя группа помогла группе доктора Венди Ли проверить размерную стабильность процесса изготовления металлической сетки, создав 400-нанометровую металлическую сетку с помощью нашей собственной системы электролучевой литографии. Мой помощник Сюн Цзэ собирается продемонстрировать процесс создания шаблонов электролуча.

Чтобы начать изготовление EMTE, очистите кусок пола размером три на три сантиметра из стекла, легированного оксидом олова, жидким моющим средством и ватным тампоном. Тщательно промойте стеклянную подложку деионизированной водой, а следы моющего средства удалите другим тампоном. Обработайте стекло FTO ультразвуком в изопропаноле в течение 30 секунд при частоте 40 килогерц.

Затем просушите чистое стекло сжатым воздухом. Затем поместите чистое, сухое стекло FTO в отверженную машину и нанесите 100 микролитров положительного фоторезиста. Нанесите на стекло отжимное покрытие при 4 000 об/мин в течение 60 секунд, чтобы получить пленку толщиной 1,8 микрона.

Выпекайте стекло с покрытием при температуре 100 градусов Цельсия в течение 50 секунд. Накройте стекло с покрытием маской с сетчатым рисунком и подвергните фоторезист воздействию ультрафиолетового света, достаточного для достижения флюенса излучения 20 миллиджоулей на квадратный сантиметр. Затем погрузите стекло с покрытием в соответствующий проявитель на 50 секунд, чтобы удалить экспонированный фоторезист.

Промойте образец в деионизированной воде и высушите его под струей сжатого воздуха. Далее поместите 100 милолитров медного гальванического раствора в 250 миллилитров стакана. Погрузите образец в гальванический раствор.

И подсоедините его к отрицательной клемме двухэлектродного аппарата электроосаждения. Затем подсоедините медный металлический стержень к положительной клемме аппарата. Подайте постоянный ток в пять миллиампер для достижения плотности тока в три миллиампера на квадратный сантиметр в течение 15 минут, чтобы нанести на образец слой меди толщиной 1,5 микрона.

Крокет является критическим этапом в производстве. Плотность тока и время гальванического покрытия влияют на морфологию металлической сетки и конечные характеристики, и должны быть протестированы и оптимизированы с помощью ваших собственных образцов. Тщательно промойте гальванический образец деионизированной водой, и высушите его под струей сжатого воздуха.

Погрузите образец в ацетон на пять минут, чтобы растворить оставшийся фоторезист, чтобы оставить голую металлическую сетку поверх стеклянной поверхности FTO. Промойте и высушите образец деионизированной водой и сжатым воздухом. Далее поместите образец на плиту гидравлического пресса металлической сеткой вверх.

Накройте образец пленкой циклического сополимера олефина толщиной 100 микрон с температурой стеклования 78 градусов Цельсия. Нагрейте плиты до 100 градусов Цельсия, а затем приложите к образцу давление 15 миллипаскаль отпечатка в течение пяти минут. Потяните плиты до 40 градусов Цельсия, прежде чем ослабить давление отпечатка.

Давление и температура являются важными факторами, представляющими первостепенное значение на этапе переноса отпечатков. Убедитесь, что ваш отпечаток и давление равномерны и достаточно высоки для полного переноса. Температура должна быть примерно на 20 градусов выше, чем температура стеклования материала подложки.

Тщательно отклейте полимерную пленку со встроенной сеткой от поверхности стекла FTO для получения EMTE. Чтобы начать приготовление субмикронной ЭМТЭ, очистите кусок стекла FTO размером три на три сантиметра жидким моющим средством и деионизированной водой с последующей ультразвуком в изопропаноле. Поместите чистое, сухое стекло FTO в отверждатель и нанесите 100 микролитров 4% по весу ПММА в анастол.

Нанесите на стекло отжимной слой при 2500 об/мин в течение 60 секунд, чтобы получить пленку толщиной 150 нанометров. Выпекайте пленку при температуре 170 градусов Цельсия в течение 30 минут, затем запустите систему электронно-лучевой литографии и подготовьте сетчатый узор с помощью генератора шаблонов. Поместите образец в систему электронно-лучевой литографии и запустите процесс создания шаблона.

Проявите ПММА путем погружения в смесь метил-изопропилкетона и изопропанола в течение 60 секунд. Промойте образец с рисунком деионизированной водой и высушите его под струей сжатого воздуха. Затем поместите образец с рисунком в медно-гальванический раствор и подключите образец к отрицательной клемме аппарата для электроосаждения с двумя электродами.

Подсоедините плюсовую клемму к медному, металлическому стержню. Подайте постоянный ток для достижения плотности тока в три миллиампера на квадратный сантиметр в течение двух минут, чтобы наложить на образец 200 нанометров меди. Промойте образец деионизированной водой и погрузите образец в ацетон на пять минут, чтобы растворить ПММА.

Далее поместите образец на плиту гидравлического пресса. Покройте образец циклической сополимерной пленкой олефина толщиной 100 микрон с температурой стеклования 78 градусов Цельсия. Нагрейте плиты до 100 градусов Цельсия и приложите давление 15 миллипаскаль в течение пяти минут.

Охладите плиты до 40 градусов Цельсия, прежде чем ослабить давление. Тщательно снимите пленку со стекла FTO до получения субмикронной EMTE. Чтобы начать измерение сопротивления листа, сначала распределите серебро по противоположным краям EMTE и дайте пасте высохнуть.

Поместите четыре щупа устройства для измерения сопротивления листа на линии серебристой пасты в соответствии с инструкциями производителя устройства. Измерьте и запишите сопротивление листа. Для выполнения измерений оптического пропускания сначала поместите EMTE на держатель образца откалиброванного УФ-видимого спектрофотометра, настроенного на 100% коэффициент пропускания.

Выровняйте образец перпендикулярно лучу. Получение спектра пропускания ЭМТЭ для оценки электропрозрачности. Медные ЭМТЭ были изготовлены с различными сетками для оценки влияния геометрии сетки на свойства электродов.

Отношение электропроводности к оптической проводимости для медных ЭМТЭ на 550 нанометрах составило более 1,5 умножить на 10 с точностью до четверти. Более толстые сетки соответствовали более низкому оптическому коэффициенту пропускания и стойкости листа. Больший шаг соответствовал большему сопротивлению листа и коэффициенту пропускания.

ЭМТЭ были изготовлены из различных металлов с использованием сетки с шагом 50 микрон, все из которых показывали плоские, безликие спектры пропускания. При одинаковом соотношении между толщиной сетки и коэффициентом пропускания, коэффициент пропускания и сопротивление листа можно сначала настроить, отрегулировав геометрию и состав сетки. Листовое сопротивление медных ЭМТЭ оценивалось по отношению к испытаниям на сжатие и растяжение на изгиб.

Существенных изменений не наблюдалось при испытаниях на сжатие на четыре миллиметра и пять миллиметров. Сопротивление листа постепенно увеличивается при испытаниях на изгиб при растяжении. В течение 24 часов воздействия изопропанола воды или горячей и влажной атмосферы не наблюдалось деградации и устойчивости к листу.

Новые студенты могут освоить эту технику в течение нескольких дней. После освоения весь процесс изготовления может быть завершен за два-три часа, и оборудование готово. Этот метод прокладывает путь к использованию методов изготовления масштабируемых решений для разработки новых микро- и наноструктурированных устройств, таких как наша самозакрепленная микрометаллическая сетка с высоким соотношением сторон, встроенная в гибкую подложку.

Многие приложения, такие как сенсорные панели, датчики смещения и солнечные батареи, могут извлечь выгоду из наших высокопроизводительных встроенных прозрачных электродов с металлической сеткой. После просмотра этого видео у вас должно сложиться хорошее представление о том, как использовать этот процесс изготовления на основе решения для производства прозрачных изделий из металлической сетки. Спасибо за просмотр, мы открыты для сотрудничества.