客观日本

大阪大学实现全球最透明最薄的电位传感器膜

2020年12月23日 电子电气

本文根据大阪大学成果发布编译整理而成

日本大阪大学产业科学研究所的助教荒木彻平、博士研究生竹本明寿也及教授关谷毅等人组成的研究团队,成功开发出了全球最薄、透明度最高的电位传感器膜(图1)。

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图1:全球最薄最透明的电位传感器膜

透明电极(透明布线)一直在显示器和光伏电池等光电器件中发挥着重要作用,透明电极利用氧化铟锡(ITO)等材料制作。近年来,作为材料较硬的ITO透明电极的代替材料,业界研究了碳纳米管、石墨烯、导电性聚合物和金属纳米线等。这些新材料作为柔性显示器和柔性光伏电池等新一代光电器件的材料备受关注。

尤其是采用银纳米线的透明电极,因具备金属特性,拥有优异的导电性,而且比较柔韧,已逐渐被公认为是易于提高性能的材料。此前,银纳米线电极一直利用旋涂、滴铸和喷涂等湿式工艺制作。但在电极中,银纳米线的网状结构容易随机形成,从而会形成不均匀的导电路径。这样一来,对电极图案进行微细化时,会发生网状结构的导电路径中断的问题。因此,此前一直没能同时实现透明性、导电性、柔韧性和微细图案。

此次开发了通过湿式工艺——亲水性/疏水性图案化来实现银纳米线电极微细化的技术,由此实现了同时具备透明性、导电性、柔韧性和微细图案四个特点的透明电极(图2)。银纳米线布线采用十字配向结构时,实现了最小20μm宽(与单个细胞尺寸相同)的图案尺寸。银纳米线电极的特性方面,25μm宽产品的薄膜电阻为25Ω/sq,可见光透射率高达96%。这些特性与大面积银纳米线透明电极相当,证明了新开发的微细化方法的有效性。

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图2:采用湿式工艺的银纳米线的微细布线及十字配向的纳米线

此外,研究团队还利用高性能的微细银纳米线透明电极,实现了非常薄而且可见光透射率很高的两款传感器膜(图1)。一款是用来从单个细胞中检测电生理信号的传感器膜,另一款是配备了作为源极、漏极和栅极使用的有机晶体管电路的传感器膜。这些传感器还被证明具有优异的耐弯曲性。

论文信息
题目:“Printable Transparent Microelectrodes toward Mechanically and Visually Imperceptible Electronics”
期刊:Advanced Intelligent Systems
DOI:10.1002/aisy.202000093
视频:youtu.be/3vmQTbCjKNU

日语发布资料
编译:JST客观日本编辑部

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