Amélioration des conducteurs transparents flexibles : post-traitement UV de films de maillage de nanofils de cuivre

Résumé

Les nanofils de cuivre ont le potentiel d'atteindre et même de dépasser les performances de l'oxyde d'indium-étain (ITO) comme électrodes conductrices transparentes flexibles. Cependant, pour une production à grande échelle, ils doivent être fabriqués de manière rapide, peu coûteuse, sans dégrader le substrat flexible. L'un des principaux goulets d'étranglement réside dans le post-traitement utilisé pour éliminer les résidus organiques de la surface des nanofils après la formation de l'électrode transparente, ce qui est nécessaire pour obtenir de hautes performances optoélectroniques. Ici, nous proposons une irradiation ultra-violette et un bain d'acide acétique subséquent comme post-traitement facile, évolutif et rapide. Après seulement 2 min de traitement ultra-violet, suivies de 10 min de bain d'acide, une R_s de 42 Ω sq⁻¹ et un T_{550 nm} de 87 % ont été mesurés. De plus, les électrodes en nanofils de cuivre maintenaient leur haute transparence dans la gamme 750-2500 nm, ce qui en fait de bons candidats pour des applications telles que les cellules solaires infrarouges.

Contexte

L'utilisation d'électrodes conductrices transparentes (ECT) est essentielle dans de nombreux dispositifs quotidiens tels que les écrans tactiles, les affichages, les cellules solaires et les diodes électroluminescentes [1-5]. Les exigences pour ce type de composant sont des propriétés optoélectroniques exceptionnelles adaptées aux applications souhaitées et une méthode de production à grande échelle à faible coût. La transparence de l'ECT à une longueur d'onde de 550 nm, T_{550 nm}, est généralement d'environ 90 %. Leur résistance de feuille, R_s, peut varier de ≤ 20 Ω sq⁻¹ pour les cellules solaires à ≥ 100 Ω sq⁻¹ pour les écrans tactiles capacitifs [1-5].

Actuellement, l'oxyde d'indium-étain (ITO) est le matériau le plus courant pour les ECT mais il présente plusieurs inconvénients. Il est cher en raison de la rareté de l'indium et du lent processus de dépôt physique en phase vapeur utilisé. De plus, il est fragile [1-5], ce qui entrave son utilisation pour les applications organiques, flexibles ou pliables. En effet, il forme des microfissures après quelques cycles de pliage, ce qui réduit considérablement la conductivité électrique de l'ECT [6-10]. Pour résoudre ces problèmes, les chercheurs se sont concentrés sur divers matériaux alternatifs tels que le poly(3,4-éthylènedioxythiophène) poly(styrènesulfonate) [11, 12], le graphène [13, 14], les nanotubes de carbone [15, 16], les nanofils d'Ag (NWs) [17-19] et les NWs de Cu [3, 5]. Ce dernier est l'un des matériaux les plus prometteurs en raison de l'abondance du Cu, de son faible coût et de sa haute conductivité électronique [3, 5]. De plus, les NWs de Cu peuvent être fabriqués par une synthèse chimique humide à faible coût et à grande échelle [20-22] et déposés avec un processus rouleau-à-rouleau (R2R) à faible coût et haute vitesse [6, 9]. Finalement, leur haute flexibilité permet à l'ECT de maintenir des performances stables même après 1000 cycles de pliage [7, 8, 10, 23, 24].

La synthèse chimique des NWs de Cu implique un agent de coiffage, généralement une alkylamine telle que l'oléylamine (OM) [10, 22, 24-27], l'octadécylamine [28, 29], l'hexadécylamine [8, 20, 30, 31] ou l'éthylènediamine [7, 21, 23, 32], qui fait croître les nanoparticules (NPs) de Cu de manière anisotrope. Le rapport d'aspect des NWs (longueur/diamètre) est d'une importance capitale car plus il est élevé, plus la fraction de surface couverte par les NWs doit être faible pour obtenir un réseau percolé et plus l'ECT est transparent [33-36]. Cependant, ces agents de coiffage laissent des résidus sur la surface des NWs, même après un lavage approfondi dans divers solvants. De plus, avant la formation de l'ECT, les NWs sont souvent mis en suspension dans une nano-encre en utilisant un agent dispersant tel que le polyvinylpyrrolidone (PVP) [22, 23, 26, 30] ou la nitrocellulose [7, 32]. Tous ces résidus organiques entravent le bon contact des NWs dans le film de maillage, et donc diminuent significativement la conductivité de l'ECT. En effet, Mutiso et al. ont démontré que la résistance de feuille d'un ECT à NWs est presque équivalente à la résistance de contact entre les NWs [36].

Par conséquent, un post-traitement est nécessaire pour éliminer les résidus organiques après la formation d'un ECT à NWs de Cu. Il s'agit généralement d'un traitement à haute température sous vide [24, 25], atmosphère inerte [22], réductrice (H₂ pur) [7] ou formante (5% H₂-95% gaz inerte) [26, 27]. Cela évite l'oxydation du Cu tout en éliminant les résidus organiques et en fusionnant les jonctions des NWs. Cependant, cela ne convient ni à une production à haut débit et faible coût ni à un substrat polymère flexible à basse température de fusion. Par conséquent, des post-traitements alternatifs ont été testés et ont donné des résultats très prometteurs. Des traitements utilisant l'acide lactique [8], chlorhydrique [30], propionique [27] ou acétique [10, 29], par exemple, se sont avérés très efficaces pour éliminer les résidus organiques de la surface des NWs de Cu sans endommager les substrats polymères. Après un traitement à l'acide acétique, Mayouse et al. ont obtenu des ECT supportés sur polyéthylènénaphthalate avec des valeurs de R_s de 9 et 55 Ω sq⁻¹ pour un T_{550 nm} respectif de 88 et 94 % [29]. En utilisant le même acide, Wang et al. ont développé des ECT sur substrats polyéthylène téréphtalate (PET) avec un R_s de 30 et 60 Ω sq⁻¹ pour des valeurs respectives de T_{550 nm} de 83 et 90 % [10]. De plus, le frittage photonique utilisant des impulsions de lampe au xénon a permis de fusionner les jonctions des NWs tout en éliminant les organiques indésirables dans l'air ambiant en quelques millisecondes [31, 37]. Ding et al. ont rapporté 23 Ω sq⁻¹ pour T_{550 nm} = 82 % [37]. Mallikarjuna et al. ont obtenu un R_s de 110 et 170 Ω sq⁻¹ pour un T_{550 nm} de 90 et 95 %, respectivement [31]. Donc, bien que le frittage photonique semble très prometteur, des efforts supplémentaires doivent être faits pour obtenir R_s < 100 Ω sq⁻¹ avec T_{550 nm} ≥ 90 %.

Dans ce travail, nous avons synthétisé des NWs de Cu à haut rapport d'aspect en utilisant l'OM comme solvant, agent de coiffage et agent réducteur, et une espèce de nickel (II) comme catalyseur. Les NWs ont ensuite été dispersés dans une encre et revêtus sur des substrats PET flexibles pour former des ECT. Un post-traitement était nécessaire pour obtenir à la fois une haute conductivité (42 Ω sq⁻¹) et une transparence (87 % dans le visible). Il impliquait une irradiation sous une lampe ultra-violette (UV), suivie d'un bain d'acide acétique, qui sont tous deux compatibles avec un processus R2R [6, 9, 38, 39]. Les ECT à NWs de Cu traités par UV ont été comparés aux ECT à NWs de Cu traités thermiquement conventionnellement et à l'ITO commercial.

Section Expérimentale

Le chlorure de cuivre (II) dihydrate (CuCl₂·2H₂O, ≥ 95,0 % pur), l'acétate de nickel (II) tétrahydrate (Ni(C₂H₃O₂)₂·4H₂O, ≥ 99,0 % pur), l'OM (C₁₈H₃₇N, 70 % pur), l'hexane anhydre (C₆H₁₄, 95,0 % pur), l'acide acétique (C₂H₄O₂, ≥ 99 % pur), l'acétate d'éthyle (C₄H₈O₂, ≥ 99,7 % pur) et le PVP ((C₆H₉NO) _n , 10 000 g mol⁻¹) ont été achetés chez Sigma Aldrich UK. L'alcool isopropylique (IPA, (C₃H₈O, ≥ 99,5 % pur), les substrats PET ((C₁₀H₈O₄) _n , 125 ± 25 µm d'épaisseur) et un ECT supporté sur verre ITO ont été achetés chez Fisher Scientific UK, Goodfellow UK et Optics Balzers, Liechtenstein, respectivement. Tous les produits chimiques ont été utilisés tels que reçus.

Le processus de synthèse des NWs de Cu était basé sur une méthode catalytique précédemment rapportée par Guo et al. [25]. 0,4092 g (2,4 mmol) de CuCl₂·2H₂O, 0,2986 g (12 mmol) de Ni(C₂H₃O₂)₂·4H₂O catalytique, 25 mL d'OM et un agitateur magnétique ont été ajoutés dans un ballon à fond rond de 50 mL. Le ballon a été placé dans un bain d'huile sur une plaque chauffante à agitation magnétique (modèle 3810000 RCT Basic IKAMAG, IKA) et connecté à une colonne de reflux avec un haut, un bulleur d'huile en ligne. La solution a d'abord été chauffée à 90 °C pendant 30 min sous une agitation vigoureuse de 800 tr/min et un flux constant de N₂ pour éliminer l'O₂(g) et les traces d'eau. À ce stade, la solution était bleue. Ensuite, la température a été augmentée à 190 °C pour réduire les ions Cu²⁺ et former des graines de Cu⁰, et la couleur de la solution est progressivement devenue rouge. Après 30 min, l'agitation a été arrêtée et la solution maintenue à 190 °C sous N₂ pendant 16 h pour faire croître les NWs de Cu à partir des graines. Finalement, le chauffage a été arrêté et la solution a été laissée refroidir naturellement.

La solution a été transférée dans un flacon de 50 mL et lavée successivement avec de l'hexane, de l'IPA, de l'acide acétique et de l'IPA à nouveau. Dans chaque solvant, les NWs de Cu étaient vortexés 2 min en mode manuel (modèle Topmix FB15024, Fisher Scientific) puis centrifugés à 4000 tr/min (modèle AccuSpin 400, Fisher Scientific). La centrifugation durait 20 min dans l'hexane et 2 min dans les autres solvants. Finalement, les NWs de Cu ont été incorporés dans une encre composée de 26 % vol d'acétate d'éthyle et 74 % vol d'IPA contenant 0,5 % massique de PVP. L'encre de NWs de Cu a été vortexée à 10 Hz pendant 30 min avant stockage. La concentration de NWs de Cu dans l'encre était soit de 10 soit de 20 mg mL⁻¹.

Avant d'effectuer les revêtements, l'encre de NWs de Cu a été vortexée une fois de plus à 10 Hz pendant 5 min. Pour revêtir un substrat PET de 10 × 10 cm², 100 µL d'encre ont été prélevés avec une micropipette et déposés sur le substrat pour former une ligne liquide droite parallèle au bord supérieur. L'encre a été immédiatement et rapidement étalée sur le substrat PET avec une tige de Meyer (N°4 de Dyne Testing UK, donnant un film humide d'environ 10,2 µm d'épaisseur). Tous les solvants se sont évaporés après quelques secondes à température ambiante.

Deux post-traitements différents ont été mis en œuvre sur les ECT à NWs de Cu obtenus pour éliminer les résidus organiques (OM et PVP). Certains ECT ont subi un traitement thermique à 200, 210, 220, 230, 240 ou 250 °C pendant 1 h sous N₂ dans un four tubulaire (modèle MTF 10/25/130, Carbolite). Les autres ont subi une irradiation UV dans l'air ambiant pendant 2, 4 ou 6 min avec une lampe de 430 W (modèle UVASPOT 400/T, Honle). La lampe était équipée d'une ampoule à vapeur de mercure (type H), et la distance entre l'ampoule et les échantillons était de 30 cm. Après les traitements thermiques ou UV, les ECT ont été trempés dans de l'acide acétique pur pendant 10 min pour éliminer davantage les organiques et les traces d'oxydes éventuelles.

La structure des NWs de Cu a été déterminée en utilisant un diffractomètre à rayons X (DRX, modèle D5005, Siemens) avec une chambre de configuration Bragg Brentano, une anticathode Cu (K_α = 0,154184 nm) et un monochromateur arrière. Les diagrammes de DRX ont été indexés avec un logiciel DIFFRAC.SUITE EVA (Bruker AXS) contenant la base de données des fichiers JCPDS. La microstructure et la composition ont été caractérisées en utilisant un microscope électronique à balayage équipé d'un canon à émission de champ (MET-FEG, modèle XL30 SFEG, Philips) et un spectromètre à dispersion d'énergie in-situ (EDS, Oxford Instruments-AZTEC). La résistance de feuille et la transmittance des ECT ont été mesurées en utilisant la technique à quatre pointes (modèle 3007 A, Kulicke & Soffa) et un spectrophotomètre UV-Vis/NIR (proche infrarouge) (modèle V-670, JASCO), respectivement.

Les paramètres de fabrication des divers ECT, ainsi que leur ID, R_s et transparence, sont résumés dans le Tableau 1. Cependant, les ECT qui avaient un R_s si élevé qu'il ne pouvait pas être mesuré par la technique à quatre pointes ne sont pas inclus dans ce tableau et n'ont pas d'ID spécifique.

Résultats et Discussion

Les NWs de Cu synthétisés et lavés présentaient un haut rapport d'aspect d'environ 1000 (longueur et diamètre moyens de 70 µm et 70 nm, respectivement) avec très peu de NPs cubiques, comme vu en Fig. 1a. La présence de ces derniers suggère une cinétique de réduction lente du Ni²⁺ [3]. Le diagramme de DRX de la Fig. 1b prouve que les NWs étaient faits de Cu avec une structure cubique à faces centrées Fm3m (en accord avec le fichier PDF 04-0836), sans aucune phase secondaire détectée dans la limite de l'appareil (environ 5 % massique). En particulier, il n'y a pas de pic de diffraction correspondant à un oxyde de cuivre ou à une phase contenant du Ni. La haute pureté des NWs de Cu est confirmée par le spectre EDS de la Fig. 1c. Les traces de carbone et d'oxygène étaient attribuées aux résidus d'OM non cristallins car aucune autre phase que le Cu pur n'a été révélée par le DRX, et il est bien connu qu'il est très difficile d'éliminer tout l'OM sans post-traitement [10, 25, 27]. Aucune trace de Ni n'a été trouvée dans la limite de détection de l'EDS (environ 0,1 % massique), confirmant que son rôle pendant la synthèse était principalement catalytique comme décrit précédemment [25, 26]. Le silicium correspond au wafer supportant les NWs pendant l'analyse EDS et l'or et le palladium, au nano-revêtement métallique utilisé pour améliorer la conductivité de l'échantillon et donc la qualité de l'analyse.

Après la formation des ECT en utilisant une tige de Meyer, soit des post-traitements thermiques soit UV ont été utilisés pour éliminer les résidus d'OM et de PVP de la surface des NWs de Cu et essayer de les fusionner ensemble. La Figure 2 montre la surface de l'ECT #3 où les NWs forment un réseau percolé, nécessaire pour que l'ECT soit conductrice sur toute sa surface. Les NWs apparaissent très bien dispersés, sans aucun agrégat ou faisceau qui diminuerait la transparence de l'ECT. Cela confirme que le revêtement par tige de Meyer est un processus facile, rapide et efficace pour obtenir des ECT à grande surface, bien dispersés et percolés [2, 7, 32].

La Figure 3 montre des ECT traités thermiquement, avec des NWs de Cu fusionnés (Fig. 3a) et encapsulés dans le PET (Fig. 3b). En effet, pendant le traitement thermique, la fusion des NWs et l'encapsulation sont deux phénomènes en compétition. D'un côté, la chaleur induit la fusion des jonctions des NWs de Cu, ce qui devrait grandement augmenter la conductivité de l'ECT en diminuant la résistance de contact entre les NWs. De l'autre côté, en raison de sa faible température de transition vitreuse (70 °C), le PET se ramollit pendant le traitement thermique. Cela cause l'enfoncement des NWs de Cu à l'intérieur du substrat polymère et, par conséquent, une perte de conductivité. Le défi est donc d'opérer à une température où la fusion dépasse le phénomène d'encapsulation, ce qui augmentera globalement la conductivité de l'ECT. Il a été trouvé que les phénomènes de fusion et d'encapsulation dominaient à 220 °C (ECT #1) et 230 °C (ECT #2), respectivement. Après un traitement thermique à 200 ou 210 °C, aucune conductivité ne pouvait être mesurée car il y avait encore trop de résidus organiques autour des NWs de Cu et ils n'étaient pas fusionnés ensemble. En conséquence, la résistance de contact entre les NWs restait très élevée. Et après un traitement thermique à 240 ou 250 °C, aucune conductivité ne pouvait être mesurée car le phénomène d'encapsulation était trop important.

Le micrographe de la Fig. 4 présente la vue de dessus à haut grossissement de l'ECT #3. La surface des NWs de Cu apparaît propre et non encapsulée, prouvant que les traces d'OM et de PVP ont été éliminées sans ramollir et endommager le substrat PET. Cependant, les jonctions des NWs ne sont pas fusionnées, ce qui est probablement dû à une énergie plus faible délivrée par la lampe UV utilisée dans cette étude, comparée aux lampes à flash Xe de haute puissance utilisées par d'autres auteurs [31, 37]. De plus, la surface des NWs de Cu est légèrement rugueuse, ce qui peut être dû à un début d'oxydation. Réduire la distance entre l'ampoule de la lampe UV et l'ECT pourrait permettre de transmettre une énergie plus élevée en un temps plus court, et donc d'atteindre la fusion des NWs de Cu tout en évitant leur oxydation.

Le Tableau 1 montre la résistance de feuille R_s et les valeurs de transmittance T_{550 nm}, T_{350-750 nm} (gamme visible) et T_{750-2500 nm} (gamme IR) de divers ECT à NWs de Cu et d'un ECT ITO commercial pris comme référence. Les spectres de transmittance entre 300 et 2500 nm sont donnés en Fig. 5. Pour tous les ECT à NWs de Cu, T_{550 nm} et T_{350-750 nm} sont presque identiques, prouvant que T_{550 nm} représente très bien la transmittance moyenne d'un ECT à NWs de Cu dans toute la gamme visible. Cependant, il y a une différence de 6 % entre les deux paramètres pour l'ITO/réf., ce qui signifie que l'utilisation de T_{550 nm} au lieu de T_{350-750 nm} conduit à une transparence surestimée dans le visible pour ce type d'oxyde transparent.

Un R_s de 25 et 743 Ω sq⁻¹, pour un T_{350-750 nm} de 61 et 46 % a été mesuré pour les ECT #1 et #2, respectivement. Cela confirme que la fusion des NWs prévaut sur leur encapsulation à l'intérieur du substrat PET à 220 °C, diminuant ainsi R_s. L'inverse se produit à 230 °C. De plus, deux raisons peuvent expliquer les faibles valeurs de T_{350-750 nm} obtenues pour les ECT #1 et #2, comparées à 84 % pour l'ITO/réf. Premièrement, la haute concentration de NWs de Cu dans l'encre (20 mg mL⁻¹) a conduit à une haute fraction de surface couverte. Deuxièmement, le substrat PET a été endommagé pendant les traitements thermiques.

Quant aux ECT traités par UV, deux caractéristiques principales ont été observées. Premièrement, l'augmentation de la concentration des NWs de Cu de 10 à 20 mg mL⁻¹ a diminué à la fois la résistance de feuille et la transparence. Après un traitement UV de 2 min, R_s a diminué de 42 à 31 Ω sq⁻¹ et le T_{350-750 nm} correspondant, de 87 à 67 %. Après un traitement UV de 4 min, R_s a diminué de 103 à 49 Ω sq⁻¹ et le T_{350-750 nm} correspondant, de 89 à 71 %. Cela concorde avec les résultats théoriques et expérimentaux précédemment rapportés : l'augmentation de la fraction de surface couverte par les NWs diminue à la fois la résistance de feuille et la transparence d'un ECT [33-36]. Deuxièmement, l'augmentation du temps d'irradiation UV a augmenté significativement R_s mais seulement légèrement la transparence. Par exemple, avec une concentration d'encre de 20 mg mL⁻¹, les ECT #5 (2 min), #6 (4 min) et #7 (6 min) avaient un R_s de 31, 49 et 236 Ω sq⁻¹, avec des valeurs correspondantes de T_{350-750 nm} de 67, 71 et 73 %, respectivement. Et avec une concentration d'encre de 10 mg mL⁻¹ pour les ECT #3 et #4, R_s a augmenté de 42 à 103 Ω sq⁻¹, avec des valeurs correspondantes de T_{350-750 nm} de 87 et 89 %. Il est à noter que ces performances sont assez similaires aux ECT traités par acide de Wang et al. (30 et 60 Ω sq⁻¹ avec un T_{550 nm} correspondant de 83 et 90 %) [10]. Elles sont également proches des ECT traités par lampe flash de Mallikarjuna et al. (110 et 170 Ω sq⁻¹ avec un T_{550 nm} respectif de 90 et 95 %) [31]. Les ECT obtenus à partir d'encres avec des concentrations de 10 et 20 mg mL⁻¹ sont devenus non conducteurs après des traitements UV plus longs que 4 et 6 min, respectivement. Quelle que soit la concentration d'encre, un faible R_s a été obtenu après 2 min d'irradiation UV. Cela signifie que la plupart des organiques ont été éliminés et que, malgré l'absence de fusion, les NWs de Cu étaient en contact intime. Cela a été confirmé par le fait que la transparence après 2 min était très proche de celle obtenue après des traitements UV plus longs. Lorsque la durée d'irradiation UV dans l'air ambiant augmentait, il est probable que l'oxydation se produisait en raison d'une augmentation de température. La couche d'oxyde sur la surface des NWs s'épaississait, augmentant ainsi leur résistance de contact. Cependant, elle restait assez mince pour ne pas abaisser significativement la transparence. La transparence assez stable sur la plage de temps 2-6 min signifie également que les substrats PET n'étaient pas dégradés pendant les traitements UV. Par conséquent, seule la haute fraction de surface couverte par les NWs sur les ECT #6 et #7 (encre 20 mg mL⁻¹) était responsable des valeurs de T_{350-750 nm} inférieures à celles de l'ITO/réf. En effet, avec une concentration d'encre de 10 mg mL⁻¹, T_{350-750 nm} pour les ECT #3 (87 %) et #4 (89 %) était légèrement plus élevée que pour l'ITO/réf. (84 %).

De plus, il est à noter que T_{750-2500 nm} est significativement plus élevé pour chaque ECT à NWs de Cu que pour l'ITO/réf. (50 %). Cela peut être observé pour les ECT traités thermiquement #1 (65 %) et #2 (57 %), malgré la dégradation des substrats PET. Cela est encore plus intéressant pour les ECT traités par UV, en particulier #3 et #4, qui ont des valeurs de T_{750-2500 nm} de 89 et 91 %, respectivement. Cela signifie que les ECT à NWs de Cu conviennent beaucoup mieux que l'ITO, connu pour avoir une faible transmittance dans l'IR [1, 7, 25, 29], pour des applications telles que l'imagerie et la détection IR, le blindage électromagnétique, les télécommunications ou les cellules solaires IR.

Enfin, la comparaison entre les résultats obtenus pour les ECT à NWs de Cu traités thermiquement et par UV met en évidence les avantages de ce dernier procédé. Des performances assez proches ont été mesurées pour l'ECT #1 traité thermiquement (25 Ω sq⁻¹ avec T_{350-700 nm} = 61 %) et l'ECT #3 traité par UV (31 Ω sq⁻¹ avec T_{350-700 nm} = 67 %). Cependant, l'irradiation UV a duré 30 fois moins que le traitement thermique, et n'a ni endommagé le substrat PET ni nécessité une atmosphère contrôlée. De plus, un traitement UV dans l'air ambiant est compatible avec un processus R2R industriel. Les travaux futurs considéreront une production à haute vitesse, faible coût, grande échelle en utilisant une plateforme R2R, une fente de fente, une lampe UV et un bain d'acide [38, 39]. Des tests préliminaires ont déjà été réalisés à l'échelle du laboratoire avec une pompe à seringue injectant 15 mL h⁻¹ d'encre de NWs de Cu dans une fente de fente et une table déplaçant un substrat PET à 10 mm s⁻¹. Jusqu'à présent, les résultats obtenus sur des revêtements de 2 × 5 cm² ont suggéré une largeur de shim optimale de 100 µm et un écart fente de fente-substrat de 80 µm.

Conclusions

Des NWs de Cu à haut rapport d'aspect (longueur/diamètre = 1000) ont été synthétisés par une voie chimique humide assistée par catalyseur. Ensuite, ils ont été utilisés pour fabriquer des ECT sur des substrats PET flexibles en utilisant la technique de la tige de Meyer. Un traitement UV et un bain d'acide ont été effectués pour éliminer les résidus organiques de la surface des NWs et obtenir à la fois une faible résistance de feuille et une haute transparence. Cette méthode a donné de meilleurs résultats qu'un traitement thermique conventionnel, 30 fois plus rapide, et sans avoir besoin d'une atmosphère contrôlée. Quarante-deux et 103 Ω sq⁻¹, avec des T_{350-750 nm} correspondants de 87 et 89 %, étaient les meilleures performances obtenues pour les ECT traités par UV, ce qui correspond aux exigences pour les écrans tactiles capacitifs flexibles. Un résultat très intéressant est que les valeurs de transparence des ECT à NWs de Cu étaient maintenues dans la gamme IR, où l'ECT ITO de référence avait un T_{750-2500 nm} très faible de 50 %. Donc, les ECT à NWs de Cu fabriqués pour cette étude sont une alternative très prometteuse aux ECT à base d'oxydes pour des applications telles que l'imagerie IR et les cellules solaires IR. Finalement, l'encre de NWs de Cu et le substrat PET, ainsi que les post-traitements UV et acide acétique utilisés dans cette étude, sont compatibles avec un processus R2R industriel, évolutif, à haute vitesse et faible coût.

Abréviations

IPA :

Alcool isopropylique

IR :

Infrarouge

ITO :

Oxyde d'indium-étain

NP :

Nanoparticule

NW :

Nanofil

OM :

Oléylamine

PET :

Polyéthylène téréphtalate

PVP :

Polyvinylpyrrolidone

R2R :

Rouleau-à-rouleau

ECT :

Électrode conductrice transparente

UV :

Ultra-violet