In een nieuwe publicatie van Opto-Electronic Advances , bespreken de onderzoeksgroepen van professor Xuan-Ming Duan van de Jinan University Guangzhou, China en professor Mei-Ling Zheng van het Institute of Physics and Chemistry of Chinese Academy of Sciences, Beijing, China plasmon-versterkte nanosoldering van zilveren nanodeeltjes voor hooggeleidende nanodraden elektroden.

In de afgelopen jaren zijn metalen nanodraadelektroden op grote schaal gebruikt in nieuwe fotodetectoren, flexibele circuits, zonnecellen, aanraakpanelen, enz. Femtosecond laser direct writing (FsLDW), gebaseerd op door multi-fotonabsorptie geïnduceerde fotoreductie, wordt gebruikt om Ag nanodraden te bouwen ( NW's) voor gemanipuleerde patronen in twee en drie dimensies met een resolutie van submicron. Deze technologie heeft unieke voordelen van hoge resolutie, echte driedimensionaliteit en flexibiliteit. De Ag NW's die door FsLDW zijn geconstrueerd, zijn echter samengesteld uit de kleine Ag-nanodeeltjes (NP's). Er zijn holtes of polymeercoatings tussen Ag NP's, wat resulteert in een slechte elektrische geleidbaarheid. Om de geleidbaarheid van de direct-write Ag NW's te vergroten en de weerstand ervan te verminderen, is het daarom noodzakelijk om de opening tussen de Ag NP's te verkleinen en het contactoppervlak te vergroten om de energiedissipatie van de geleidende elektronen in de elektrode te verminderen. Voor de Ag NWs-elektroden door laserbestraling kan het fotothermische effect het contactoppervlak van aangrenzende Ag NP's aanzienlijk vergroten en de geleidbaarheid van de Ag NWs-elektrode verbeteren. Dit protocol biedt een nieuwe en zeer efficiënte oplossing voor het bereiken van een verbetering van de geleidbaarheid van nanodraad met een groot oppervlak, hoge uniformiteit en patronen.

De onderzoeksgroep van professor Xuan-Ming Duan van het Institute of Photonics Technology van de Jinan University en de onderzoeksgroep van professor Mei-Ling Zheng van het Institute of Physics and Chemistry, Chinese Academy of Sciences hebben gezamenlijk een optische methode voorgesteld om de elektrische geleidbaarheid te verbeteren van de Ag NW's door plasmon-versterkte laser nanosolderen (PLNS) (Figuur 1a). Deze methode maakt slim gebruik van de structurele kenmerken van Ag NW's vervaardigd door FsLDW. De NW's zijn samengesteld uit aggregaten van NP's die zijn verminderd door het multiphoton-absorptie-effect, en plasmonen "hot-spots" worden gegenereerd onder de NP's onder laserbestraling (Figuur 1b, c). De lokale Ag NP's-verbinding of solderen bij kamertemperatuur bereikt door plasmon-versterkt fotothermisch effect, dat het contactoppervlak tussen Ag NP's aanzienlijk kan vergroten en de geleidbaarheid van NW's kan verbeteren. In tegenstelling tot het traditionele gloeien met verwarming, is het verwarmingsgedeelte van deze methode alleen gelokaliseerd in de buurt van de hotspot, wat geen thermische schade aan het substraat zal veroorzaken (Figuur 1d, e).

Deze laser-nanosoldeertechnologie vereist geen ingewikkelde nabewerking en verhoogt direct de geleidbaarheid van de Ag NWs-elektrode vervaardigd door FsLDW. Verdere studie van de invloed van laservermogensdichtheid en nanosoldeertijd op de geleidbaarheid van Ag NW's toont aan dat de weerstand van Ag NW's aanzienlijk afneemt met de toename van de laservermogensdichtheid of nanosoldeertijd. Zoals getoond in figuur 2a, b, heeft de toename van de geleidbaarheid de neiging om verzadigd te zijn. Dit komt omdat de NP's en nanogaps die beschikbaar zijn voor nanosolderen geleidelijk afnemen naarmate de bestralingstijd van de laser toeneemt. Onder de geoptimaliseerde experimentele omstandigheden was de laservermogensdichtheid 9,55 MW/cm ² en de nanosoldeertijd was 15 minuten. De maximale geleidbaarheid is verhoogd tot 2,45×10 ⁷ S/m, dat 39 procent van bulk Ag was. Dit onderzoek biedt een efficiënte, controleerbare en goedkope methode om de geleidbaarheid van Ag NW's te verbeteren, en bevordert de toepassing van FsLDW van Ag NW's-elektroden als actieve SERS-substraten, transparante elektroden, condensatoren, lichtemitterende diodes en dunne-film zonne-energie. cellen.

Team ontwikkelt grootschalige rekbare en transparante elektroden