Fabricación de películas delgadas conductoras y transparentes a partir de nanohilos de cobre

Abstract

The main objective of this project was to fabricate copper nanowires (CuNWs) thin films with good optical and electrical properties, i.e., conductive, and transparent electrodes. For this purpose, different procedures were assessed to obtain Cu nanowires by a hydrothermal method, where tests of optimum reducing agents’ concentrations were done. The synthesis was carried out using copper (II) chloride dihydrate (CuCl2· 2H2O) as copper precursor and Octadecylamine (ODA) as surfactant. In this first phase of the project, the results obtained by using ascorbic acid as a reducing agent were compared with those obtained with glucose, where the latter produced the best nanowires. After the hydrothermal procedure CuNWs were obtained together with other unwanted nanostructures. Therefore, a suitable purification method was researched. The nanowires were kept in hexane and thin films were fabricated by the spin coating method. Thin films were characterized using the following techniques: scanning electron microscopy (SEM), UV-VIS spectrophotometry studies, IR, and sheet resistance measurement. The above with the intention of studying the optoelectrical and morphological properties of the Cu nanowire thin films as a function of the synthesis conditions. The results included transmittance spectrum between 28 and 80 % at λ = 550 nm. Also, Rs values were found to be 4.61, 8.76 and 1183 Ω/□. Moreover, reduction methods were investigated and PEDOT:PSS films were used to improve thin films properties. This work was conducted with the aim of fabricating conductive and transparent electrodes that can be used as substitutes of indium tin oxide (ITO) electrodes.

El objetivo principal en este proyecto fue fabricar películas delgadas de nanohilos de cobre (Cu) que presentaran buenas propiedades ópticas y eléctricas, es decir, películas conductivas y transparentes. Para ello se probaron diferentes procedimientos para la obtención de los nanohilos de Cu mediante síntesis hidrotérmica, procurando establecer la óptima concentración de agentes de reducción usando ácido ascórbido y glucosa. Además, la síntesis se realizó usando cloruro de cobre (II) dihidratado (CuCl2・ 2H2O) como precursor del cobre y Octadecilamina (ODA) como surfactante. En primer lugar se determinó que el uso de glucosa permitía obtener mejores nanohilos. Así mismo, el método hidrotérmico fue usado en la síntesis y se obtuvieron tanto nanohilos como nanopartículas, por lo que un método de purificación se usó para la separación de los nanohilos. Las películas delgadas fabricadas por Spin Coating se caracterizaron usando las siguientes técnicas: microscopía electrónica de barrido (MEB), espectrofotometría UV-VIS, IR, medición de la resistencia y de la resistencia de hoja. Con esto se determinaron las propiedades optoeléctricas y morfológicas de las películas delgadas de nanohilos de Cu. Se encontraron espectros de transmitancia de entre 28 y 80% y resistencia de hoja de 4.61, 8.76 y 1183 Ω/□. Métodos de reducción fueron estudiados para mejorar la conductividad de las películas así como uso de PEDOT:PSS para mejorar sus propiedades. Todo lo anterior se hizo con el ánimo de fabricar electrodos conductivos y transparentes que puedan ser usados como sustituto de los electrodos de ITO (óxido de indio y estaño). (Texto tomado de la fuente)