华体会体育app官网:基于金属薄膜的透后电极:质料造备光学策画和利用场景

发布时间:2022-03-24 09:45:28 来源:华体会体育app官方下载 作者:hth华体会手机app 分类:光学显示材料

  透后电极是一种同时具备高导电性和高可见光透过率的元件。它是组成太阳能电池、光电探测器、发光二极管、平板显示器、触摸屏、和智能窗等光电子器件的厉重元件之一。近些年,跟着可穿着筑筑和曲屏手机等柔性光电子器件的急速开展,人们对透后电极的呆滞柔韧性提出新的条件。

  现时,运用最普通的透后导电资料是氧化铟锡(ITO),其具备精良的可见光透过率和较低的电阻率。但受限于资料自身的本质和造备工艺,ITO的呆滞强度和柔韧性较差,不实用于柔性光电子器件。其余,因为铟资源有限,ITO的本钱和可赓续性都存正在隐忧。

  为冲破以上瓶颈,科研职员物色了多种无ITO(ITO-free)的透后电极,搜罗金属薄膜、金属网格/纳米线、二维资料、导电聚拢物等。此中,金属薄膜的造备工艺纯粹,呆滞柔韧性良好,可正在柔性衬底上达成大面积、低缺陷和低本钱的浸积。过去的十多年中,斟酌职员盘绕提升金属薄膜透后电极的光电职能(如:光学透过率、导电性、情况安静性等)和物色其正在多种光电子器件中的运用展开了很多就业。

  不日,华中科技大学的张诚讲授和美国密歇根大学安娜堡分校的L. Jay Guo讲授(协同通信作家)、宁波融光纳米科技CTO季陈纲博士、密歇根大学安娜堡分校Yong-Bum Park博士,正在期刊Advanced Optical Materials 上宣布了题为 “Thin-Metal-Film based Transparent Conductors: Material Preparation, Optical Design, and Device Applications” 的特约综述。著作被选作Advanced Optical Materials 期刊2021年第3期的封面著作。

  图1 Advanced Optical Materials 2021年第3期封面

  该综述著作编造总结了金属薄膜透后电极正在资料选取、微纳加工造备、本质表征、光学构造打算以及光电子器件运用等方面的主旨底子学问和最新斟酌发扬。

  看待金属薄膜,其电阻率不单取决于构成金属的固有本质,同时很大水准上还受到薄膜的厚度、缺陷密度、表貌状貌等其它要素的影响。遵照表貌散射(surface scattering)表面和晶界散射(grain boundary scattering)表面,自正在电子正在薄膜表貌的漫散射和薄膜内部的非弹性碰撞城市导致电阻率的补充。于是低缺陷密度、表貌状貌滑润的金属薄膜往往拥有更好的导电职能(相应的造备门径将正在节2中举办先容)。

  低浸金属薄膜的光学汲取和反射都能够帮帮提升透过率。于是,高透光性的金属薄膜透后电极的打算和造备每每服从以下思绪:(i) 选取相对介电常数虚部幼的资料;(ii) 选用尽可以薄的金属膜;(iii) 减幼金属膜内电场强度;(iv) 逼迫电极的反射(达成体例正在节3中筹议)。

  人们往往指望同时达成低电阻率和高透射率,但这两者恰巧是互斥的。于是,能够引入Figure of Merit (FoM) 这一参数来归纳评判透后电极的光电职能。目前一种常用的FoM由G. Haacke于1976年提出。

  此中,T 显露金属薄膜透后电极的光学透过率(可为单个波利益的透过率或某个波段内的均匀透过率),

  金属薄膜正在衬底上的成长可大致分为成核(nucleation)、聚结(coalescence)、厚度延长(thickness growth)几个阶段。衬底的资料组成和表貌景遇,以及浸积历程中的种种参数城市影响金属薄膜的质地。如图3所示,正在成核历程中,取决于相邻金属原子间的效力力主导,或金属原子与衬底原子之间的效力力主导,金属薄膜的成长形式正在Volmer-Weber与Frank–van der Merwe形式之间切换,其表貌状态由伶仃的三维原子岛趋于延续的平整薄膜。若薄膜成长受Volmer-Weber形式主导,造成的金属岛状构造会诱导造成局域表貌等离子体共振(localized surface plasmon resonance),进而对特定波段的光爆发汲取,导致电极的透光率降落。于是,为了得回表貌状貌平整、光电职能精良的金属薄。

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