índio

Scientific Reports volume 5, Número do artigo: 16838 (2015) Citar este artigo

6151 Acessos

55 Citações

Detalhes das métricas

Relatamos um eletrodo de malha multicamada Cu2O/Cu/Cu2O livre de índio e econômico desenvolvido por pulverização rolo a rolo em temperatura ambiente como uma alternativa viável aos eletrodos ITO para a produção econômica de painéis de tela sensível ao toque flexíveis de grande área (TSPs). Usando uma camada intermediária de Cu metálico de baixa resistividade e uma estrutura de malha padronizada, obtivemos eletrodos de malha multicamada Cu2O/Cu/Cu2O com baixa resistência de folha de 15,1 Ohm/quadrado e alta transmitância óptica de 89%, bem como boa flexibilidade mecânica. Os resultados do teste de flexão externa/interna mostraram que o eletrodo de malha Cu2O/Cu/Cu2O tinha uma flexibilidade mecânica superior à dos filmes convencionais de ITO. Usando os eletrodos de malha multicamadas Cu2O/Cu/Cu2O com padrão de diamante, demonstramos com sucesso TSPS do tipo filme-filme flexível e TSPs do tipo filme-filme de vidro rígido. Os TSPs com eletrodo de malha Cu2O/Cu/Cu2O foram usados ​​para realizar funções de zoom in/out e escrita multitoque, indicando que esses eletrodos são eletrodos transparentes promissores e econômicos para substituir os eletrodos ITO convencionais em TSPs flexíveis de grande área.

Painéis de tela sensível ao toque (TSPs) têm sido considerados componentes-chave em dispositivos de informação, como telefones celulares móveis, sistemas de navegação, monitores de tela plana informativos e pads móveis. Entre os vários tipos de TSPs, os TSPs do tipo capacitivo são os mais comumente usados ​​em dispositivos móveis de informação devido à sua capacidade de função multitoque e multitarefa, bem como ao seu fácil processo de fabricação. No entanto, com o surgimento de telefones celulares móveis flexíveis e telas planas curvas, grandes esforços foram feitos para desenvolver TSPs flexíveis do tipo capacitivo1,2. Para realizar TSPs flexíveis de alto desempenho, é importante desenvolver eletrodos transparentes e flexíveis de alta qualidade porque a função multitoque ou a velocidade de toque dos TSPs, bem como sua transparência, dependem criticamente da resistência da folha e da transparência óptica de seus eletrodos transparentes . Embora os filmes de óxido de índio e estanho (ITO) sejam mais comumente usados ​​como eletrodos transparentes em TSPs resistivos ou capacitivos devido à sua alta transparência e condutividade, existem problemas críticos que tornam impraticável o uso de ITO em TSPs flexíveis econômicos, incluindo a alta resistência de folha de filmes ITO finos, a escassez de recursos de índio e, portanto, alto custo de ITO e as propriedades mecânicas pobres de filmes ITO3,4,5. Para substituir filmes ITO convencionais de alto custo, vários materiais de eletrodos transparentes foram investigados para uso como eletrodos transparentes econômicos em TSPs, incluindo rede de nanotubos de carbono (CNT), filme de grafeno e filme de polímero condutor6,7,8,9,10. No entanto, esses eletrodos transparentes produziram apenas um desempenho modesto em TSPs devido à relativamente alta resistência de folha de CNTs ou grafeno e à instabilidade de polímeros condutores. Além disso, redes de percolação de nanofios metálicos (NW) e eletrodos de grade metálica baseados em Ag ou Cu também têm sido intensamente investigados devido à sua baixa resistividade e flexibilidade superior11,12,13,14,15,16. No entanto, a má adesão das redes Ag NW, sua topografia não uniforme, fácil degradação e sua instabilidade contra eletricidade estática é um problema crítico para eletrodos de rede Ag NW14. No caso de eletrodos de grade de metal (Ag ou Cu), a resistividade é muito baixa (2,0–4,2 × 10−5 Ohm-cm), mas o uso de metal altamente refletivo leva a problemas de visibilidade17,18. Embora Kim et al. relataram a baixa resistência de folha (6,197 Ohm/quadrado) e alta transmitância (90,65%) da malha alveolar de Cu coberta por filme de ZnO dopado com Al, a alta refletividade da grade metálica de Cu ainda é um problema para usar como eletrodos transparentes para TSPs19. Recentemente, eletrodos multicamadas de óxido-metal-óxido (OMO) surgiram como eletrodos transparentes promissores para diodos emissores de luz orgânicos flexíveis, células solares orgânicas flexíveis, TSPs flexíveis, dispositivos de memória flexíveis e transistores de filmes finos de óxido flexível devido à sua baixa resistividade, alta transmitância e boa flexibilidade devido à sua baixa resistividade, alta transparência e flexibilidade mecânica20,21,22,23,24,25,26,27. No entanto, filmes multicamadas OMO como ITO/Ag/ITO, IZO/Ag/IZO e IZTO/Ag/IZTO ainda contêm os elementos de alto custo de índio e prata. Embora esses eletrodos OMO à base de Ag tenham sido extensivamente explorados devido à baixíssima resistividade causada pela camada intermediária de Ag e à alta transmitância causada pelo efeito antirreflexivo da estrutura dielétrica/metal/dielétrica, não há relatos sobre o uso de malha multicamadas OMO padronizadas como eletrodos transparentes e flexíveis para TSPs flexíveis. Em particular, o desenvolvimento de multicamadas OMO à base de Cu sem índio de estrutura de malha é imperativo para substituir multicamadas convencionais de OMO baseadas em ITO ou Ag de alto custo para permitir TSPs do tipo capacitivo flexíveis e econômicos.