可用于柔性电子器件的超细金纳米线的模板自组装纳米压印制备

在现代的透明电子器件中，如，薄膜显示、触摸屏、太阳能电池、智能窗户等，透明电极极为重要。在自然存在的材料中，同时兼有优越的导电性能以及光学透明的材料不多见，因为高的载流子浓度往往对应着高的光吸收。ITO兼有高电学导电性与低吸收的特性，在透明电子器件中已有广泛的应用，但是这种陶瓷材料很脆并且需要在高温高真空中进行加工，很大程度阻碍了ITO在柔性与有机电子器件中的应用。金属是良好的电导体并具有优越的延展性。虽然块体的金属对光并不透明，但加工成网状的金属丝，却具有对光极好的透过性并同时具有极低的层电阻。金属丝格结构的加工方法已有研究，包括电子束光刻，纳米球光刻，纳米压印以及转印等技术，但还存在多种问题。

最近，德国莱布尼兹新材料研究所的J．H. M. MaurerBarr1等，发展了一种金属网状结构的非真空快速压印加工方法，加工过程如图１所示，包括直经为2纳米的金纳米线的制备以及分散处理，Si模板的光刻加工，PDMS软模板的加工，金纳米线在玻璃衬底上的敷散，PDMS模板压印，溶剂的蒸发处理，PDMS脱模以及等离子体处理。最终获得的导电性与透光性较好的金纳米网状结构如图２所示。这种结构的层电阻可低为29 Ω/sq，其光透过性可以通过金纳米线的浓度以及模板的几何结构进行调制。机械性能测试显示具有比商业化的ITO优越很多的性能，当弯曲半径为5毫米，弯曲循环450次后，其导电性能的变化仅为5.6％，具体特性如图３所示。

图1：金纳米线簇，ＰＤＭＳ压印模型以及加工过程。

图2：等离子体处理后的金纳米线网络。

图3：金纳米线结构的光、电以及机械性能。