Mejoramiento de la conductividad en películas conductoras transparentes de nanohilos metálicos

Abstract

Es imperativa la búsqueda de materiales y técnicas que permitan la fabricación de películas delgadas altamente conductoras y transparentes para ser ensambladas como electrodos transparentes en dispositivos optoelectrónicos, hoy fabricadas con ITO, material escaso y costoso. Por ello se fabricaron películas delgadas de nanohilos metálicos de plata mediante la técnica de Spin Coating, procedimiento sencillo y de bajo costo, la cuales serían caracterizadas eléctricamente con la prueba de cuatro puntas, ópticamente con la transmitancia UV-VIS-NIR y morfológicamente con microscopía electrónica de barrido. Se fabricaron películas delgadas en diferentes frecuencias y tiempo de rotación con Resistencias de hoja menores a 30 Ω/sq y transmitancias cercanas a 80% en 550 nm. A pesar de estos resultados, grandes inconvenientes como la alta resistencia de contacto entre los nanohilos y la falta de homogeneidad y de adherencia siguen siendo imperfecciones a solucionar. Para ello, se probaron cuatro métodos post-depósito sobre las películas, los cuáles fueron: tratamientos térmico, aplicación de presiones, químico con seis diferentes sales de haluros e híbridos con PEDOT:PSS, logrando con los parámetros óptimos de cada uno, reducciones en su resistencia de hoja inicial de hasta 50,1%, 76,9%, 52,7% y 56% respectivamente, sin comprometer en el grueso de resultados la transmitancia de las películas. Se fabricaron capas de PEDOT:PSS cuya resistencia de hoja llegaba a las centenas de Ω/sq, tras la fabricación del híbrido PEDOT:PSS/NH-Ag, dicho valor caería hasta las decenas. Por últimos, como doble tratamiento post-depósito, a películas tratadas térmicamente, con presiones o químicamente, se les depositó capas de PEDOT:PSS, obteniendo películas con resistencias menores a los 10 Ω/sq y transmitancias superiores al 70% respecto al sustrato. Con la consecución de un procedimiento de fabricación consistente, sencillo y de bajo costo que proporcione productos finales con propiedades física óptimas respecto al ITO, se augura estas películas como candidatas promisorias para reemplazarlo en el ensamblaje de dispositivos tecnológicos de nueva generación.

Abstract: It is imperative to search for materials and techniques that allows the fabrication of thin films, transparent and highly conductive to be assembled as electrodes in optoelectronic devices; today fabricated with ITO, a scarce and expensive material. Therefore, thin films of silver metallic nanowires were made using the Spin Coating technique, simple and inexpensive procedure, which would be characterized electrically with the four-point test, optically with UV-VIS-NIR transmittance and morphologically with scanning electron microscopy, resulting in layers with sheet resistors less than 30 Ω/sq and transmittances close to 80% in 550 nm. Despite these results, main drawbacks, such as the high contact resistance between the nanowires and the lack of homogeneity and adhesion, remain imperfections to be solved. For this, four post-deposit methods were tested on the films, which were: thermal treatments, application of pressures, chemical with six different salts of halides and hybrids with PEDOT:PSS; achieving, with the optimal parameters of each one, reductions in their initial leaf strength of up to 50.1%, 76.9%, 52.7% and 56% respectively, without compromising the transmittance in the majority of the movies. Finally, the films treated thermally, with pressures or chemically, were deposited a layer of PEDOT:PSS, obtaining films with resistances less than 10 Ω/sq and transmittances greater than 70% at 550nm with respect to the substrate. With the application of a consistent manufacturing technique, together with simple and low-cost post-deposit methods that provides final products with optimal physical properties with respect to the ITO, we can glimpse the thin films of silver nanowires and PEDOT:PSS/NH-Ag hybrids: as candidates to replace it in the assembly of new generation technological devices.