JP2024507763A

JP2024507763A - 金属酸化物ナノ粒子とともに焼結されたシルバー・ナノワイヤのフレキシブル透明電極

Info

Publication number: JP2024507763A
Application number: JP2023548624A
Authority: JP
Inventors: ホーチョイ，チック; キム，ジンウク
Original assignee: University of Hong Kong HKU
Current assignee: University of Hong Kong HKU
Priority date: 2021-03-01
Filing date: 2022-01-20
Publication date: 2024-02-21
Also published as: US20240038410A1; KR20230150808A; WO2022183865A1; CN117015833A; EP4272229A1

Abstract

ポリマー・マトリクスから構成される透明電極を開示する。ポリマー・マトリクスにおいて、焼結されたシルバー・ナノワイヤ・コンポジットがセミ・エンベッドされていて、焼結されたシルバー・ナノワイヤ・コンポジットは、シルバー・ナノワイヤと金属酸化物のナノ粒子とを含む。

Description

この国際特許出願は、２０２１年３月１日に出願された米国仮特許出願第６３／１５４，９１４号の利益を主張するものであり、その内容の全体は、あらゆる目的のために、参照により組み込まれる。

（技術分野）
金属ナノワイヤ（又はメタル・ナノワイヤ）の電極（又はエレクトロード）を開示する。金属ナノワイヤ（又はメタル・ナノワイヤ）は、金属酸化物（又は金属オキシド又はメタルオキシド）のナノ粒子（又はナノパーティクル）とともに焼結されている。当該電極に関する方法や当該電極を含んで成るデバイス（又は機器）も開示する。

(背景)
フレキシブル透明電極（又はフレキシブル・トランスペアレント・エレクトロード）は、さまざまな新しいフレキシブル光電子デバイス（又はフレキシブル・オプトエレクトロニック・デバイス）に不可欠な要素（又は構成又は成分又はコンポーネント）である（例えば、太陽光発電（又は光起電発電）（photovoltaics）（ＰＶ）、発光ダイオード（light-emitting diodes）（ＬＥＤ）、光検出器（又はフォトディテクタ）、センサーおよびタッチ・スクリーン・パネル）。従来では、イリジウムがドープされた酸化スズ（iridium-doped tin oxide）（ＩＴＯ）が、ほとんどの電気的／光学的なデバイス（又は機器）に広く使用されている。その優れた伝導性（又はコンダクティビティ）および透明度（又は透明性又はトランスペアレンシー）に起因するからである。

しかし、ＩＴＯフィルム（又はＩＴＯ膜）は、超高真空システムを備え、なおかつ電力消費が大きく、コストのかかる蒸着技術（又はデポジション・テクニック）によって製造されるものである。さらに、ＩＴＯのインジウムは、希少で高価な材料である。そのため、アプリケーション全体（又は用途全般又は適用全般）の製造コストが高くなる原因となっている。その上、機械的に脆い性質がある。それ故、新しいフレキシブル・デバイスと一体化させるのは非常に困難となる。ＩＴＯ電極に代わる新たなフレキシブル透明電極（又はフレキシブル・トランスペアレント・エレクトロード）の開発が強く望まれている。

多くの有望なフレキシブル透明電極（又はフレキシブル・トランスペアレント・エレクトロード）の中でも、シルバー・ナノワイヤ（又は銀ナノワイヤ）（ＡｇＮＷ）の電極は、従来のＩＴＯ電極に代わる潜在的な候補として実証されている。それ故、シルバー・ナノワイヤは、優れた伝導性（又はコンダクティビティ）や透明度（又は透明性又はトランスペアレンシー）を有するだけでなく、延性（又は展性）として説明される機械的な可撓性（又はフレキシビリティ又はメカニカル・フレキシビリティ）をも有する。さらに、ＡｇＮＷ電極は、とてもシンプルで、低コストで、容易に大きさを変更することができる溶液処理方法（又はスケーラブル・ソリューション・プロセシング・メソッド）によって達成することができる（例えば、スピン・コーティング、メイヤー・ロッド・コーティング（又はMayer ロッド・コーティング）、ドクター・ブレード・コーティング、ディープ・コーティングおよびエア・スプレー・ナノワイヤ・ディスパージョン）。

（要旨）
以下では、本発明のいくつかの態様について基本的な理解を提供するために、本発明の簡略化した要旨を示す。このような要旨は、本発明を広く概要するものではない。本発明の鍵（又はキー）となる重要な要素（又は構成又は成分又はエレメント）を特定することも、本発明の範囲を明確にすることも意図していない。むしろ、このような要旨の唯一の目的は、より詳細な説明（以下に示す）の前段階として、簡略化した形式（又は形態）で本発明の概念（又はコンセプト）のいくつかを提示することである。

本開示において、ポリマー・マトリクス（又は高分子マトリクス又は高分子母材）を含んで成る透明電極（又はトランスペアレント・エレクトロード）が開示され、ポリマー・マトリクスにおいて、焼結されたシルバー・ナノワイヤ・コンポジット（又は銀ナノワイヤ複合材）がセミ・エンベッド（又は半埋め込み又は半埋設又は半埋没）されていて、このような焼結されたシルバー・ナノワイヤ・コンポジットが、シルバー・ナノワイヤ（又は銀ナノワイヤ）と、金属酸化物（又はメタル・オキシド）のナノ粒子（又はナノパーティクル）とを含んで成る。

いくつかの実施形態において、金属酸化物のナノ粒子は、水素化ホウ素ナトリウム（又はナトリウムボロハイドライド）の粒子、水素化アルミニウムリチウム（又はリチウムアルミニウムハイドライド）の粒子、酸化亜鉛（又はジンクオキシド）の粒子、酸化チタン（又はチタニウムオキシド）の粒子、酸化スズ（又はチンオキシド）の粒子、酸化ニッケル（又はニッケルオキシド）の粒子および水素化ジイソブチルアルミニウム（又はジイソブチルアルミニウムヒドリド）の粒子の少なくとも１つを含んで成る。

いくつかの実施形態において、金属酸化物のナノ粒子は、ｐ型（又はｐタイプ）の金属酸化物のナノ粒子を含んで成る。

いくつかの実施形態において、金属酸化物のナノ粒子は、ｎ型（又はｎタイプ）の金属酸化物のナノ粒子を含んで成る。

いくつかの実施形態において、金属酸化物のナノ粒子は、高い屈折率を有する。

いくつかの実施形態において、ポリマー・マトリクスは、ポリイミド、ポリジメチルシロキサンおよびポリビニルピロリドンの少なくとも１つを含んで成る。

いくつかの実施形態において、ポリマー・マトリクスは、別のポリマー・マトリクスと比較して滑らかな表面粗さ（又はスムース・サーフェス・ラフネス）を有し、このような別のポリマー・マトリクスにおいて、焼結されていないシルバー・ナノワイヤ・コンポジットがセミ・エンベッド（又は半埋め込み又は半埋設又は半埋没）されていて、このような焼結されていないシルバー・ナノワイヤ・コンポジットが、シルバー・ナノワイヤと、同じ金属酸化物のナノ粒子とを含んで成る。

いくつかの実施形態において、ポリマー・マトリクスは、フレキシビリティ（又は可撓性）を有する。

また、本開示に記載の透明電極（又はトランスペアレント・エレクトロード）を含んで成るフォールダブル・コミュニケーション・デバイス（又はフォールダブル通信デバイスフォールダブル通信機器又は折り畳み式通信機器）を開示する。
また、透明電極（又はトランスペアレント・エレクトロード）を製造するための方法を開示する。当該方法は、以下の工程を含む：
シルバー・ナノワイヤ（又は銀ワイヤ）と、金属酸化物（又はメタルオキシド）のナノ粒子（又はナノパーティクル）とを含んで成るコンポジット（又は複合材）を焼結させる工程、および
焼結されたコンポジット（又は複合材又は複合体）をポリマー・マトリクス（又は高分子マトリクス又は高分子母材）にセミ・エンベッド（又は半埋め込み又は半埋設又は半埋没）させる工程。

いくつかの実施形態において、焼結させる工程は、紫外線・オゾンの表面処理（又はウルトラバイオレット・オゾンの表面処理又はウルトラバイオレット・オゾン・サーフェス・トリートメント）を含む。

いくつかの実施形態において、焼結させる工程は、１分～１００分の間に行われる。

いくつかの実施形態において、焼結させる工程は、１０分～３０分の間に行われる。

いくつかの実施形態において、焼結させる工程は、水素化ホウ素ナトリウム溶液で湿潤（又はウェット又はウェッティング）させた後に行われる。

前述の目的および関連する目的を達成するために、本発明は、以下において、完全に説明され、特許請求の範囲において特に指摘される特徴（又は構成要素又はフィーチャ）を含む。以下の説明および添付の図面は、本発明の特定の例示的な態様および形態を詳細に示す。しかしながら、これらは、本発明の原理が採用され得る様々な方法のほんの一部を示すに過ぎない。本発明の他の目的、利点および新規な特徴（又は構成要素又はフィーチャ）は、図面と併せて考慮すれば、以下の発明の詳細な説明から明らかになる。

図１は、ＡｇＮＷ：ＰＥＤＯＴと、ＡｇＮＷ：酸化物（又はＡｇＮＷ：オキシド）との間の差異を開示する表を示す。図２（ａ）および図２（ｂ）は、それぞれ、ガラス基板に分散させた裸（又はベア）のＡｇＮＷ（化学処理あり、化学処理なし）を示すＳＥＭ画像（上面視）である。図２（ｃ）および図２（ｄ）は、それぞれ、ＺｎＯＮＰフィルム（処理済、未処理）を示すＳＥＭ画像（上面視）である。図２（ｅ）および図２（ｆ）は、それぞれ、ＡｇＮＷ：ＺｎＯＮＦＳコンポジット（処理済、未処理）を示すＴＥＭ画像である。図２（ｅ）および図２（ｆ）の挿入図は、それぞれ、ＡｇＮＷ同士（又はＡｇＮＷとＡｇＮＷ）が交差するところ（又は交差点又はクロス・ジャンクション）の領域を拡大したものである。図３は、表１を示す。表１は、シート抵抗の平均的な減少をまとめたものを報告する。図４は、ＺｎＯＮＦフィルムを示すＡＦＭ画像を示す。図４（ａ）および図４（ｂ）は、それぞれ、普遍的（又は例外のない又はユニバーサル）な化学処理の前、普遍的（又は例外のない又はユニバーサル）な化学処理の後を示す。未処理のＺｎＯＮＦフィルムは、４．８６ｎｍのＲＭＳと、４２．３２ｎｍの山・谷（又はピーク・バレー）の粗さ（又はラフネス）とを示す。対して、処理済のＺｎＯＮＦフィルムは、顕著に減少した１．５２ｎｍのＲＭＳと、１２．８１ｎｍの山・谷（又はピーク・バレー）の粗さとを示す。図５は、化学的な処理によってＺｎＯＮＰで処理されたＡｇＮＷ電極コンポジット（又は電極複合材）および未処理のＡｇＮＷ電極コンポジット（又は電極複合材）のＡｇ３ｄのＸＦＳスペクトルを示す。処理後、Ａｇ３ｄ_５／２のピークおよびＡｇ３ｄ_３／２のピークは、それぞれ、３６７．１ｅＶから３６７．６ｅＶのより大きな結合エネルギーに向けてシフトし、３７３．１ｅＶから３７３．６ｅＶのより大きな結合エネルギーに向けてシフトした。

（詳細な説明）
しかし、フレキシブル基板（又はフレキシブル基体又はフレキシブル・サブストレート）に直接的に分散されたＡｇＮＷ電極（又はＡｇＮＷエレクトロード）は、そのフレキシブル基板への弱い付着力（又は接着力）によってもたらされる安定性の問題を示す。これは、機械的な操作（又は運転又は作動又はオペレーション）（例えば、屈曲（又はベンド）、延伸（又はストレッチ）など）のもとで容易に分離する（又は外れる）ものである。最近では、付着力（又は接着力）を首尾よく向上（又は増加）させるための新しい技術として、ポリマー・マトリクス（又は高分子マトリクス又は高分子母材）にＡｇＮＷ電極をエンベッド（又は埋め込み又は埋設又は埋没）させることに注目が集まっている。形成されるエンベッド（又は埋め込み又は埋設又は埋没）されたＡｇＮＷ電極は、かなりの機械的な応力（又はストレス）／歪み（又はストレイン）に対して、顕著に向上した機械的な安定性（又はメカニカル・スタビリティ）を示す。しかし、個々のＡｇＮＷの大半の部分がポリマー・マトリクスに埋まっているという事実に起因して、その隣接する層への電荷輸送（又はチャージ・トランスポーテーション）が極度に制限されて、エンベッド（又は埋め込み又は埋設又は埋没）されたＡｇＮＷ電極の上面（又は頂面又はトップ面）において、チャネルが非常に狭くなる。さらに、依然として、ＡｇＮＷ同士（又はＡｇＮＷとＡｇＮＷ）との接合部（又はジャンクション）において化学的な接触（又はケミカル・コンタクト）が緩くなること（又はルーズになること）が存在すること、ならびに、ＡｇＮＷの１１００１面にインコヒーレント（又は非干渉性）で絶縁性のポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）リガンドが残存することを指摘することに価値がある。機械的な操作（又は運転又は作動又はオペレーション）のもとでは、いつでも、依然として、その電気的な特性（又はプロパティ）（又はエレクトリカル・プロパティ）の制御できない変化が存在する。さらに、ＡｇＮＷ電極の化学的な安定性の欠如（又はインスタビリティ）の結果として、延長された期間において、ＡｇＮＷ電極は、伝導性（又はコンダクティビティ）を失うことが予測されている。このような安定性の欠如（又はインスタビリティ）は、ＡｇＮＷ電極への大気による腐食（又は大気腐食又はアトモスフェリック・コロージョン）の大きな影響（又はフュージ・インパクト）によって引き起こされる。同時に多湿条件で連続した電気的なバイアス（又は電気バイアス）を伴う頻繁な機械的な操作（又は運転又は作動又はオペレーション）にフレキシブル・デバイス（又はフレキシブル機器又は可撓性機器）の適用（又は用途又はアプリケーション）に供されることに留意することが重要である。その一方で、フレキシブルなＡｇＮＷ電極のマルチ操作安定性（又はマルチ・オペレーション・スタビリティ又はマルチプル・オペレーション・スタビリティ）に関する限り、報告は非常に少ないものになっている。結果として、ポリマー・マトリクスにセミ・エンベッド（又は半埋め込み又は半埋設又は半埋没）されたＡｇＮＷを化学的に安定な材料によって保護する（又はパッシブにする（passivating））ための戦略的な開発（又は展開）を実現することが非常に望まれている。それと同時に、以下の（１）～（４）を実現することが非常に望まれている。
（１）広い直接的な接触表面を有するより良好なキャリア輸送路（又はキャリア輸送パス又はキャリア・トランスポーテーション・パスウェイ）を提供すること
（２）インコヒーレント（又は非干渉性）のＰＶＰリガンドをＡｇＮＷから除去すること
（３）ＡｇＮＷ同士（又はＡｇＮＷとＡｇＮＷ）の間の化学的な一体化（又はインテグレーション）を高めること
（４）マルチ操作（又は多重操作又は多重オペレーション又はマルチ・オペレーション又はマルチプル・オペレーション）に対して、ポリマー・マトリクスにセミ・エンベッド（又は半埋め込み又は半埋設又は半埋没）された耐久性のあるフレキシブルなＡｇＮＷ電極を実現するために、水分によって誘発される分解から材料（又はマテリアル）を保護すること（又はパッシブにすること（passivating））。

ＡｇＮＷ：ＦＥＤＯＴタイプのナノワイヤと比較して、本開示は、様々な特徴（又はフィーチャ）を含む。特徴として、特に、マルチ操作（又は多重操作又は多重オペレーション又はマルチ・オペレーション又はマルチプル・オペレーション）（例えば、繰り返される機械的な屈曲（又はメカニカル・ベンディング）、連続した電気的なバイアス（又は電気バイアス）および湿潤条件への曝露（同時））に対して、耐久性のあるフレキシブルなＡｇＮＷ：酸化物（又はフレキシブルＡｇＮＷ：オキシド）のコンポジット（又は複合材）の電極（又はエレクトロード）のロバスト安定性（又はロバスト・スタビリティ）が挙げられる。ＦＥＤＯＴおよび酸化物（又はオキシド）は、ともに、光電子デバイス（又は光電子機器又はオプトエレクトロニック・デバイス）において、広く適用されている材料である。その一方で、ＦＥＤＯＴおよび酸化物（又はオキシド）を用いた２種類のＡｇＮＷベースの電極の開発は、ともに重要であり、それによって、フレキシブル・オプトエレクトロニクスの進化を加速および進展させる。

図１を参照すると、図１では、ＡｇＮＷ：ＰＥＤＯＴと、ＡｇＮＷ：酸化物（又はＡｇＮＷ：オキシド）との間の差異を比較している。

概して、ＡｇＮＷ：ＰＥＤＯＴは、高い表面の平滑性（又はスムースネス）および高い品質の電気的／光学的な特性（又はプロパティ）が必要な用途（又は適用又はアプリケーション）（例えば、ＬＥＤ）により有用であることを示している。一方、ＡｇＮＷ：酸化物（又はＡｇＮＷ：オキシド）は、概して、タッチ・スクリーン・パネルおよびフレキシブル電子書籍（又はフレキシブルｅブック）により有用である。これらは、機械的、電気的および／または化学的な過酷な条件に頻繁に使用されるものである。さらに、ＡｇＮＷ：酸化物（又はＡｇＮＷ：オキシド）は、概して、マルチレイヤー・デバイス（又はマルチレイヤード・デバイス又は多層化機器）の用途（又は適用又はアプリケーション）において、ホール・インジェクション（又は正孔注入）およびエレクトロン・インジェクション（又は電子注入）の両方の能力（又はアビリティ）に使用することができる。

本開示で説明する通り、新しいクラスのより耐久性の高いフレキシブルな透明電極（又は可撓性透明電極又はフレキシブル・トランスペアレント・エレクトロード）は、様々な種類の金属酸化物（又はメタルオキシド）のナノ粒子（又はナノパーティクル）とともに焼結したＡｇＮＷのコンポジット（又は複合材）から構成されものであり、全体的（又は通例又は一般的）な溶液のアプローチ（ジェネラル・ソリューション・アプローチ）によるものであり、続いて電極コンポジット（又は電極複合材）をポリマー・マトリクスにセミ・エンベッド（又は半埋め込み又は半埋設又は半埋没）させることによるものである。優れた電気的な伝導性（又はコンダクティビティ）（又は電導性）および光学的な透明度（又は透明性又はトランスペアレンシー）を有する金属ネットワークを作成（又は生成又は形成）するためのアプローチを使用することができる（例えば、透明電極（又はトランスペアレント・エレクトロード）など）。このような透明電極は、多くの用途（又は適用又はアプリケーション）において使用することができる。用途として、ディスプレイ・パネル、有機発光ダイオード、有機太陽電池（又は有機ソーラー・セル）および有機光検出器（又は有機フォトディテクタ）を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。

全体的（又は通例又は一般的）な溶液のアプローチ（ジェネラル・ソリューション・アプローチ）に関して、本発明者らは、水素化ホウ素ナトリウム（又はナトリウムボロハイドライド）、水素化アルミニウムリチウム（又はリチウムアルミニウムハイドライド）および水素化ジイソブチルアルミニウム（又はジイソブチルアルミニウムハイドライド）を提案する。興味深いことに、この溶液のアプローチは、コンポジット電極（又はコンポジット・エレクトロード又は複合材電極）において、ｎ型およびｐ型の両方の金属酸化物のナノ粒子に例外なく適用（又は応用）することができる。様々なコンポジット電極（又はコンポジット・エレクトロード又は複合材電極）に対する例外のない化学的なアプローチの寄与（又は貢献又はコントリビューション）は、以下の（ｉ）～（ｉｉｉ）である。
（ｉ）ＡｇＮＷの周囲のインコヒーレント（又は非干渉性）で抵抗性のキャッピング・リガンド（例えば、ＰＶＰ）を除去すること
（ｉｉ）様々な金属酸化物のナノ粒子のフィルムのピンホール・フリーの表面特性（又はピンホールがない表面特性）（ナノ粒子を一緒に混合（又はマージング）することによる）
（ｉｉｉ）配位結合の形成によるＡｇナノワイヤと様々な金属酸化物のナノ粒子との間のそれぞれの焼結
さらに、ポリマー・マトリクスにコンポジット電極（又はコンポジット・エレクトロード又は複合材電極）をセミ・エンベッド（又は半埋め込み又は半埋設又は半埋没）させると、マルチレイヤー・オプトエレクトロニック・デバイス（又はマルチレイヤード・オプトエレクトロニック・デバイス又はマルチレイヤー光電子デバイス又は多層化光電子機器）（例えば、ＰＶおよびＬＥＤ）において、効果的な電荷輸送（又はチャージ・トランスポーテーション）のために、全体的な伝導性の表面を確保することができる（近接する機能的な層を伴う）。さらに、高い屈折率の金属酸化物のナノ粒子を使用することによって、コンポジット（又は複合材）の光学的な特性（又はオプティカル・プロパティ）を調節（又は調整）／改善（又は向上）させることができる。この点に関して、屈折率において、高いコントラストのインターフェース（又は境界面）を容易に作成（又は生成又は形成）することができる。

本開示に記載の電極（又はエレクトロード）の有利な特徴（又はフィーチャ）として、以下の１～６の１以上が挙げられる。
１．簡単（又はシンプル）な溶液のプロセスおよび対費用効果
複雑でコストが高いエバポレーション・システムと比較して、より簡単（又はシンプル）でより安価な設備（又は機器）を用いることによって、高い品質のフィルムを製造することができる多くの様々な溶液のプロセス（又は処理）の技術が存在する。それにより、所望のコーティングを達成する。
２．グリーン・プロセス（又は環境に優しいプロセス）
室温、室内大気および非毒性プロセス
３．大面積プロセスに好適であること
４．様々な金属酸化物とともにフレキシブル透明電極を形成するために例外なく適用できるプロセス
化学的な処理を含む全体的な製造プロセスが、コンポジット電極としてＡｇＮＷを用いるｎ型およびｐ型の両方の金属酸化物に例外なく適用することができる。
５．ロバスト・マルチ操作安定性（又はロバスト・マルチ・オペレーション・スタビリティ又はロバスト・マルチプル・オペレーション・スタビリティ）
同時に湿潤条件に曝露される状況において、連続する電気的なバイアス（又は電気バイアス）を用いる多数の機械的な可撓性の試験（又はメカニカル・フレキシビリティ・テスト）に対する安定性（又はスタビリティ）を向上させること
６．隣接する層への広いキャリア輸送チャネル（又はワイド・キャリア・トランスポーテーション・チャネル）

本開示は、全体的（又は通例又は一般的）な溶液のアプローチ（ジェネラル・ソリューション・アプローチ）によってポリマー・マトリクスにセミ・エンベッド（又は半埋め込み又は半埋設又は半埋没）させた金属酸化物のナノ粒子をともなうハイブリッド（又は複合）のＡｇナノワイヤであり、ハイブリッド（又は複合）の電極システムに関する以下のいくつかの問題の１以上を少なくとも部分的に解決する。
１.
ＡｇＮＷ同士（又はＡｇＮＷとＡｇＮＷとの間）で交差するところ（又は交差点又はクロス・ジャンクション）における電気的な抵抗（又は電気抵抗）の問題であって、これは、ナノスコピック・スケールでのＡｇＮＷのフロア・ファセット（又はフロア面又は床面）に沿って、しっかりと結合された絶縁ＰＶＰによって引き起こされる問題である。
２．
フィルムにおける金属酸化物のナノ粒子のピンホール
３．
Ａｇナノワイヤと、金属酸化物のナノ粒子との間の不活性な相互作用（又はイナート・インタラクション）

本開示は、以下の１～３の少なくとも１つによって、上記の問題のいくつかを少なくとも部分的に解決／対応する。
１．
ＡｇＮＷの面（又はファセット）にある絶縁性のＰＶＰを化学的なＡｇナノワイヤの処理によって除去する。従って、Ａｇナノワイヤ同士（又はＡｇナノワイヤとＡｇナノワイヤの間）の大きな電気的な抵抗（又は電気抵抗）が減少する。
２．
化学的な処理（又は化学処理）によるナノ粒子間の混合（又はマージャー）および再配列（又はリアレンジメント）によってフィルムの金属酸化物のナノ粒子のピンホールを消失させる。
３．
ＡｇＮＷと金属酸化物のナノ粒子との間に強い配位結合を形成（又は生成）する。

結果的に、全体的（又は通例又は一般的）な溶液のアプローチ（又はジェネラル・ソリューション・アプローチ）によるコンポジット（又は複合体）の上記３つの達成は、マルチ・ロード（又はマルチプル・ロード又はマルチ負荷又は多重負荷）（電気的なバイアス（又は電気バイアス）、屈曲（又はベンディング）および高い湿度）の操作（又は運転又はオペレーション）に対して、耐久性の高い安定性に寄与する（又は貢献又はコントリビューションする）。

いくつかの実施形態において、溶液処理（又はソリューション・プロセス）では、典型的な処理時間が３０～３００ｓであることから、ボトム層を用いる実施形態において、ボトム層が変化するという問題がある。このような実施形態において、液体のアルコール－水系の溶液において、弱い材料（又は脆い材料又は攻撃を受けやすい材料）との使用が制限される。しかし、いくつかの実施形態では、デバイスの作製（又は製造）は、水を含まないか、または実質的に水を含まないプロセス（又はウォーター・フリー・プロセス）を目的としていて、それにより、下部の層状のデバイス構造において、水分／水によって誘発される変化を排除／最小化することを目的としている。

ポリマー・マトリクスにセミ・エンベッド（又は半埋め込み又は半埋設又は半埋没）された可撓性のコンポジット電極（又はフレキシブル・コンポジット電極又はフレキシブル・コンポジット・エレクトロード）の形成は、この溶液プロセス（又はソリューション・プロセス）において完全に達成されている。まず、滑らか（又は円滑又はスムース）な表面粗さ（又はスムース・サーフェス・ラフネス）を有するリジッド支持基板（又はリジッド支持基体又はリジッド・サポート・サブストレート）（例えば、シリコン・ウエハ、ガラスなど）にＡｇＮＷを分散させた（例えば、スピン・コーティングによって分散させた）。その前に、リジッド支持基板を紫外線－オゾン（ultraviolet-ozone）（ＵＶＯ）で表面処理した。典型的には、ＵＶ光は、２種類の波長（１８５ｎｍおよび２５４ｎｍ）のうち、少なくとも一方を有している。製造（又は調製）したままのＡｇＮＷ電極の上面（又はトップ）において、簡単な溶液プロセス（又はシンプル・ソリューション・プロセス）（例えば、スピン・コーティング）によって様々な種類の金属酸化物のナノ粒子の結合（又はインコーポレーション）を調べた。その後、さらなる検討のために、代表的な例として、酸化亜鉛のナノ粒子（又はジンク・オキシド・ナノパーティクル（zinc oxide nanoparticles））（ＺｎＯＮＦＳ）が役立つ。その後、ハイブリッド（又は複合）のＡｇＮＷ：ＺｎＯＮＦＳにおける化学的な処理（又は化学処理）は、以下の（ｉ）～（ｉｉｉ）の３つの特徴的（又はユニーク）な効果を同時に提供する。
（ｉ）
ＡｇナノワイヤからのＰＶＰリガンドの除去
（ｉｉ）
フィルムにおけるＺｎＯＮＦＳのピンホールのない表面モルホロジー（又はピンホール・フリー・サーフェス・モルホロジー）
（ｉｉｉ）
ＡｇＮＷとＺｎＯＮＰとの間の配位結合の形成（又は生成）
以下のことに留意することが重要である。
このような化学処理は、金属酸化物のナノ粒子を含む多くの様々なハイブリッド（又は複合）のＡｇＮＷ電極システムに例外なく適用することができる。ｎ型またはｐ型のいずれの金属酸化物のナノ粒子でもよい。例えば、ＺｎＯ、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、酸化スズ（ＳｎＯ_２）（ｎ型）、酸化ニッケル（ＮｉＯ_ｘ）（ｐ型）。化学的な処理（又は化学処理）の後、ポリマー・マトリクスにコンポジット電極（又はコンポジット・エレクトロード又は複合材電極）をエンベッド（又は埋め込み又は埋設又は埋没）させることが好ましい。例えば、無色（又はカラーレス）のポリイミド（ＣＰＩ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）など。

図２（ａ）は、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）の上面視の画像を示す。この画像は、化学処理後のガラス基板（又はガラス基体又はガラス・サブストレート）におけるＡｇＮＷ電極を示す。ＡｇＮＷの表面の周りにＰＶＰリガンドが残存していないことを明確に理解することができる。その一方で、図２（ｂ）に示す通り、依然としてインコヒーレント（又は非干渉性）のＰＶＰリガンドがＡｇＮＷの未処理の表面にしっかりと結合（又は付着）していることを明確に理解することができる。

図３の表１に示す通り、未処理の裸（又はベア）のＡｇＮＷ電極（１０サンプル）についてシート抵抗（又はシート・レジスタンス）の平均的な減少（又はアベレージ・リダクション）を確認する。その前に普通の化学的な処理を行う。これは、大半がＡｇＮＷ同士（又はＡｇＮＷとＡｇＮＷとの間）の直接的な物理的な接触（又はコンタクト）に起因するものである（ＰＶＰリガンドの除去による）。

その間、図Ｉｄに示す通り、ＵＶＯ処理されたリジッド基板（又はリジッド基体又はリジッド・サブストレート）（例えば、シリコン・ウエハ、ガラスなど）に形成されたＺｎＯＮＰフィルムは、ＺｎＯＮＰのクラスターの間の幅において、最大約７５ｎｍまでの範囲で多くのピンホールを有することが観察されている。対照的に、化学的な処理（又は化学処理）によると、このようなピンホールは消失し、ＺｎＯＮＰフィルムは、図２（ｃ）に示すＳＥＭ画像のような表面および連続したモルホロジーを示す。未処理および処理済のＺｎＯＮＰフィルムの原子間力顕微鏡（atomic force microscope）（ＡＦＭ）の測定は、それぞれ、図４（ａ）および図４（ｂ）で説明した通り、ＳＥＭの結果と一致した。このような処理によって、二乗平均平方根粗さ（ＲＭＳ粗さ）は、４．８６ｎｍから１．５２ｎｍまで顕著に低下し、山・谷（ピーク・バレー）の粗さは、４２．３ｎｍ～１２．８ｎｍまで顕著に低下した。

このことに関して、未処理のＡｇＮＷ電極コンポジットは、貧弱な接触（又は接点又はコンタクト）を示す。このとき、ＡｇＮＷとＺｎＯＮＦＳとの間に化学的な相互作用（又はケミカル・インタラクション）は存在しない。図２（ｆ）のＴＥＭの画像によって、個々のＺｎＯＮＰが、ＡｇＮＷの全体ならびにＡｇＮＷ同士（ＡｇＮＷとＡｇＮＷとの間）で交差するところ（又は交差点又はクロス・ジャンクション）において、弱く相互作用することを示すことが確認されている。区別できるものとして、化学的な処理の後、ＡｇＮＷに沿うだけでなく、交差するところ（又は交差点又はクロス・ジャンクション）において、ＺｎＯＮＰとＡｇＮＷとの間に強化された相互作用（又はインタラクション）も存在する（図２（ｅ）のＴＥＭ画像で示す通り）。このような魅力的な力（又はフォース）は、図５のＸ線光電子分光法（X-ray photoelectron spectroscopy）（ＸＰＳ）によって確認される通り、ＡｇＮＷとＺｎＯＮＦＳとの間の新しい化学的な配位結合によって説明することができる。図５は、処理後のコンポジット（又は複合材）のＡｇ３ｄ_５／２核電子の正の結合エネルギーのシフトを示している。

金属酸化物のナノ粒子とともに焼結されたフレキシブルＡｇＮＷ電極コンポジットを製造するための方法（又はプロセス）の詳細については、一実施形態において、以下の化学的な処理（又は化学処理）に従う。

化学的な処理（又は化学処理）に関して、ＡｇＮＷ電極ならびに続いて金属酸化物のナノ粒子をリジッド支持基板（又はリジッド支持基体又はリジッド・サポート・サブストレート）（２０分間のＵＶＯ表面処理）に堆積（又はデポジション）させて、実験の最適化プロセスによって、０．５Ｍの水素化ホウ素ナトリウムの溶液（脱イオン（ＤＩ）水：エタノール＝８．２の比を有する混合溶媒中に溶解させたもの）を使用する。まず第１に、３０～３００秒の期間にわたって、上記で調製した水素化ホウ素ナトリウムの溶液を用いて、製造したままのハイブリッドＡｇＮＷ：金属酸化物のナノ粒子の表面を湿潤させる（又はウェッティング）。続いて、様々な方法（例えば、スピン・コーティング、メイヤー・ロッド（又はMayer ロッド）およびブロー・オフ法）によって、溶液を表面から除去することができる。

本開示によって、マルチ操作（又は多重操作又はマルチ・オペレーション又はマルチプル・オペレーション）の環境（例えば、繰り返される機械的な屈曲（又はメカニカル・ベンディング）、連続する電気的なバイアス（又は電気バイアス）および湿潤条件への曝露（同時））に対して、ポリマー・マトリクスに少なくともセミ・エンベッド（又は半埋め込み又は半埋設又は半埋没）させた耐久性の高いＡｇＮＷ電極を達成することができる。マルチ操作のもとでのフレキシブル電極（又はフレキシブル・エレクトロード）の安定性に関する研究は、ほとんど報告されていない。

本開示において提供される実施例はシルバー・ナノワイヤ（又は銀ナノワイヤ）について説明しているが、これは例示のみを目的とするものである。金属ナノワイヤ（又はメタル・ナノワイヤ）は、シルバー（又は銀）、ゴールド（又は金）、アルミニウム、プラチナ（又は白金）、パラジウム、またはそれらの合金であってよい。なお、実施形態は、これらに限定されるものではない。このような金属酸化物（又はメタル・オキシド）のナノ粒子（又はナノパーティクル）は、金属ナノワイヤ（又はメタル・ナノワイヤ）の金属（又はメタル）と同一であっても、異なっていてもよい。ただし、ほとんどの実施形態において、異なっている。

金属酸化物（又はメタル・オキシド）のナノ粒子（又はナノパーティクル）は、金属ナノワイヤ（又はメタル・ナノワイヤ）との強い結合を形成（又は生成）するために適切なサイズ（又は寸法又は大きさ）を有する。
一実施形態において、金属酸化物のナノ粒子のサイズ（又は寸法又は大きさ）は、少なくとも約９５重量％の粒子が約１ｎｍ～約５００ｎｍのサイズ（又は寸法又は大きさ）を有するものである。
これに関連して、サイズ（又は寸法又は大きさ）とは、粒子の断面の平均を意味する（例えば、直径）。
別の実施形態において、金属酸化物のナノ粒子のサイズ（又は寸法又は大きさ）は、少なくとも約９５重量％の粒子が約５ｎｍ～約２５０ｎｍのサイズ（又は寸法又は大きさ）を有するものである。
他の実施形態において、金属酸化物のナノ粒子のサイズ（又は寸法又は大きさ）は、少なくとも約９５重量％の粒子が約１０ｎｍ～約１００ｎｍのサイズ（又は寸法又は大きさ）を有するものである。
別の実施形態において、約１００重量％の金属酸化物のナノ粒子が上記に記載のサイズ（又は寸法又は大きさ）を任意に有するものである。

また、実施形態は、金属ナノ粒子（又はメタル・ナノパーティクル）を含む金属ナノワイヤ（又はメタル・ナノワイヤ）のネットワークを作成（又は生成又は形成）するための方法に関する。このような金属ナノ粒子は、ナノワイヤが会合する接合部（又はジャンクション）ならびにこのような方法によって作製される金属ナノワイヤのネットワークに存在するものである。本発明の金属ナノワイヤのネットワークは、金属ナノ粒子を含むことができる。金属ナノ粒子は、当該ネットワークにおいてナノワイヤが会合する接合部（又はジャンクション）に存在するものである。

他に実施例に記載され、明細書および特許請求の範囲の他の場所に記載されていない限り、すべて、重量部および重量％で示され、温度はすべて摂氏温度（℃）であり、圧力は、ほぼ大気圧である。

記載された特徴の数値または数値範囲に関して、１つの範囲に由来する数値またはパラメータは、同じ特徴に関する異なる範囲に由来する別の数値またはパラメータと組み合わされてよく、数値範囲を形成してよい。

操作（又は運転又は作動又はオペレーション）の例を除いて、あるいは他に示されているところを除いて、明細書および特許請求の範囲で使用される成分の量や反応条件などについて言及する全ての数値および／または表現は、すべての場合において、用語「約」によって修飾されるものとして理解されるべきである。

本発明は、特定の実施形態に関連して説明しているが、その様々な変更（又は改変又はモディフィケーション）が本明細書を読んだ当業者には明らかとなることを理解するべきである。従って、本開示に記載の発明は、このような変更（又は改変又はモディフィケーション）を添付の特許請求の範囲の範囲内に入るように含む（又はカバーする）ことが意図されていることを理解するべきである。

Claims

ポリマー・マトリクスを含んで成る透明電極であって、前記ポリマー・マトリクスにおいて、焼結されたシルバー・ナノワイヤ・コンポジットがセミ・エンベッドされていて、前記焼結されたシルバー・ナノワイヤ・コンポジットが、シルバー・ナノワイヤと、金属酸化物のナノ粒子とを含んで成る、透明電極。
前記金属酸化物のナノ粒子は、水素化ホウ素ナトリウムの粒子、水素化アルミニウムリチウムの粒子、酸化亜鉛の粒子、酸化チタンの粒子、酸化スズの粒子、酸化ニッケルの粒子および水素化ジイソブチルアルミニウムの粒子の少なくとも１つを含んで成る、請求項１に記載の透明電極。
前記金属酸化物のナノ粒子は、ｐ型の金属酸化物のナノ粒子を含んで成る、請求項１に記載の透明電極。
前記金属酸化物のナノ粒子は、ｎ型の金属酸化物のナノ粒子を含んで成る、請求項１に記載の透明電極。
前記金属酸化物のナノ粒子は、高い屈折率を有する、請求項１に記載の透明電極。
前記ポリマー・マトリクスは、ポリイミド、ポリジメチルシロキサンおよびポリビニルピロリドンの少なくとも１つを含んで成る、請求項１に記載の透明電極。
前記ポリマー・マトリクスは、別のポリマー・マトリクスと比較して滑らかな表面粗さを有し、前記別のポリマー・マトリクスにおいて、焼結されていないシルバー・ナノワイヤ・コンポジットがセミ・エンベッドされていて、前記焼結されていないシルバー・ナノワイヤ・コンポジットが、シルバー・ナノワイヤと、同じ金属酸化物のナノ粒子とを含んで成る、請求項１に記載の透明電極。
前記ポリマー・マトリクスは、フレキシビリティを有する、請求項１に記載の透明電極。
請求項１に記載の透明電極を含んで成るフォールダブル・コミュニケーション・デバイス。
透明電極を製造するための方法であって、当該方法は、以下の工程：
シルバー・ナノワイヤと、金属酸化物のナノ粒子とを含んで成るコンポジットを焼結させる工程、および
焼結された前記コンポジットをポリマー・マトリクスにセミ・エンベッドさせる工程
を含む、方法。
前記焼結させる工程は、紫外線・オゾンの表面処理を含む、請求項１０に記載の方法。
前記焼結させる工程は、１分～１００分の間に行われる、請求項１０に記載の方法。
前記焼結させる工程は、１０分～３０分の間に行われる、請求項１１に記載の方法。
前記焼結させる工程は、水素化ホウ素ナトリウム溶液で湿潤させた後に行われる、請求項１０に記載の方法。