Onderzoekers van FOM-instituut AMOLF hebben een nieuwe techniek ontdekt om transparante geleiders te maken die worden gebruikt in elektronica zoals zonnecellen en smartphones. De techniek is een combinatie van een stempelmechanisme op nanoschaal en een chemisch proces. In vergelijking met bestaande productiemethoden, deze nieuwe techniek resulteert in een beter geleidend product tegen lagere kosten. De onderzoekers publiceren de resultaten op 3 december online ^rd in het journaal Geavanceerde materialen .

Stempelen gevolgd door een chemisch proces in water

De onderzoekers baseerden het nieuwe proces op een combinatie van twee bestaande technieken. Gebruik van de stempeltechniek 'Substraat Conformal Imprint Lithography' , die voortkomt uit een samenwerking tussen Philips en AMOLF, ze stempelden een patroon in een dunne laag plastic op een glazen substraat. Het resultaat lijkt veel op een landschap op nanoschaal:een oppervlak dat wordt doorkruist met onderling verbonden kanalen. De onderzoekers vulden vervolgens de minuscule kanaaltjes met zilver via een chemisch proces dat bekend staat als de 'Tollens'-reactie'. Na het verwijderen van het plastic, een geleidend zilverraster blijft op het glassubstraat achter. De patronen van deze geleider zijn kleiner dan de golflengte van licht; als resultaat, ze weerspiegelen geen kleuren uit het zichtbare spectrum. Deze eigenschap maakt de geleider transparant.

Voordelen:

De nieuwe techniek biedt verschillende voordelen. Het netwerk bestaat uit zilveren kristallen die netjes gerangschikt zijn en bijna net zo breed als de gestempelde kanalen. Dit betekent dat er relatief weinig grenzen zijn tussen de kristallen, die de elektronenstroom door het netwerk vergemakkelijkt. Bijgevolg, de techniek heeft een driemaal zo hoge geleidbaarheid als een conventionele methode op basis van verdamping van metalen. Voor die verdampingsmethode, onderzoekers gebruiken hetzelfde plastic nanopatroon maar de metaalafzettingen overal, niet alleen in de kanalen. Dit betekent dat wanneer het plastic wordt afgepeld, een deel van het metaal wordt verspild. Aanvullend, de verdamping kost veel energie.

AMOLF-postdoc Beniamino Sciacca:"We combineren het beste van twee werelden. De structuren met nanopatronen hebben hun waarde bewezen en blijven onderdeel van het proces, maar het aanbrengen van de metaallaag op de structuur geeft betere resultaten in de oplossing. We verliezen minder metaal en het is energiezuiniger.” Projectleider Erik Garnett:“Gezien de vele voordelen, Ik denk dat de kans groot is dat de techniek zijn weg vindt naar commerciële toepassingen zoals zonnecellen, tablets en smartphones."