KR20190119322A - 펄스 레이저 조사를 이용한 구리 나노 와이어 투명 전도성 전극의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본발명은 펄스 레이저 조사를 이용한 구리 나노 와이어 투명 전도성 전극의 제조방법에 관한 것으로, Cu NW를 PVP 기반 잉크에 분산시키는 단계; Meyer로드로 기판에 코팅하는 단계; 상기 코팅 된 Cu NW 필름을 펄스 레이저로 조사하여 나노 와이어 접합부를 용접하고 필름 형성기를 부분적으로 제거하는 단계; 를 포함하는 것으로,
본발명은 레이저 조사 과정에 의해 교차점에서 나노 와이어를 통해 배선이 연결되었기 때문에 전극의 전도도가 현저히 향상되었고, 나노 와이어는 모든 나노 와이어를 연결하여 견고한 네트워크를 형성하므로 나노 와이어 네트워크의 기계적 내구성이 크게 향상되어 Cu NW가 아세트산으로 세척되는 것을 막을 수 있으며, 또한, 레이저 조사의 열 효과는 산 처리에 의해 필름 형성 제의 제거 속도를 높이는 와이어를 덮는 필름 형성 제를 태울 수 있는 현저한 효과가 있다.

Description

펄스 레이저 조사를 이용한 구리 나노 와이어 투명 전도성 전극의 제조방법 { Manufacturing method of Copper Nanowire Transparent Conductive Electrode using Pulsed laser irradiation }

본발명은 펄스 레이저 조사를 이용한 구리 나노 와이어 투명 전도성 전극의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고품질의 구리 나노 와이어 투명 전극을 제조하기 위해 레이저 조사와 산 침지의 조합을 사용하여 간단하고 시간을 절약하는 펄스 레이저 조사를 이용한 구리 나노 와이어 투명 전도성 전극의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 구리 나노 와이어는 시트 저항이 적고 자연스럽고 투과율이 높기 때문에 투명 전극 용 차세대 전도성 소재에 사용할 것으로 기대된다.

또한, 구리 나노 와이어는 저비용 솔루션 기반 공정을 통해 쉽게 합성 될 수 있다.

그러나, 구리는 기판 상에 나노 와이어를 코팅하기 위해 균일 한 막을 필요로하고, 후 처리 공정에서 막 형성 잔류 물을 제거하는 것은 여전히 과제로 남아있다. 이것은 높은 비용과 투명 전극 제조의 복잡성을 초래한다.

최근 몇 년 동안, 터치 스크린에 대한 수요는 TV 및 노트북 용 대형 평면 패널에서 스마트 폰, 스마트 워치 및 내비게이션 장치와 같은 소형 장치로 급속히 증가했다. 현재 터치 스크린 산업에서 유리에 코팅 된 인듐 주석 산화물 (ITO) 필름은 투명 전도 전극 (TCE) 소재의 주요 시장 점유율을 차지한다. 그러나 ITO는 인듐의 불안정한 공급, 코팅 공정에서 실질적인 재료 낭비 (기판 상에 단지 30%의 ITO 만 침착 됨) 및 취성이 있는 특성과 같은 몇 가지 고유 한 단점을 가지고 있다. 따라서 이러한 단점을 극복하기 위해 나노 크기의 물질을 기반으로하는 다양한 유형의 투명 전극이 개발되었다. 현재 Cu는 높은 전기 전도성, 저렴한 비용, 안정적인 글로벌 공급 능력을 가지고 있기 때문에 구리 나노 와이어 (Cu NW)가 TCE에 가장 많이 주목을 받고있다. 또한, 필름 상에 Cu NW의 합성 및 재료 증착은 시간 절약 (ITO 스퍼터링보다 최대 1000배 빠름)뿐만 아니라 비용면에서도 효과적인 잘 알려진 솔루션 공정이다. 2005 년 Yu et al. 저온에서 용이 한 수성 환원 경로를 통해 고품질의 초장기 구리 나노 와이어를 대규모로 합성 할 수 있다고 보고했다. 나중에 Wiley et al. Cu NW의 Meyer로드 코팅을 최적화하기 위해 니트로 셀룰로오스 계 잉크를 개발했다.

연구 결과 Cu NW 박막의 놀라운 성능이 입증되었지만 독성 화학 물질과 값 비싼 복잡한 후 처리가 합성 공정의 일부로 사용되었다 17,18. 요새, 우리는 Polyvinylpyrrolidone (PVP) 기반의 잉크를 사용하여 Cu NW 전극을 간단하고 저렴한 비용으로 녹색 합성 방법으로 제조하는 방법에 대해보고했다. Cu NW를 기판 위에 코팅하고 105 ℃의 오븐에 30-60분간 놓은 다음 아세트산에 17.5 분 동안 담가 화학적 잔유물과 필름 형성 제를 제거했다. 이러한 연구에서 후 처리는 시간 소모적이며 에너지 집약적이다.

더 중요한 것은 잉크가 최종 제품에서 완전히 제거되지 않으며 많은 나노 와이어가 PVP 기반 잉크에 묻혀 유지된다는 것이다.

따라서, 와이어 - 와이어 연결이 제한되고, 결과적으로 Cu NW 네트워크의 시트 저항이 극도로 높아진다. 또한, 터치 스크린 또는 태양 전지의 제조에서, Cu NW 층과 다른 코팅층 사이의 접촉 영역은 매우 감소된다. 따라서, 전극의 효율이 떨어지며,이 방법은 상업적 제조에 부적합하다.

기계적 프레싱 20,21, 열 어닐링 22 및 광열 히터 23과 같은 다양한 제조 기술을 사용하여 접합 저항을 줄이기 위한 많은 시도가 있었다.

최근에, 접합부에서 플라즈몬 용접에 의해 나노 와이어 구조를 수정하기 위해 레이저 조사가 사용될 수 있어 증가 된 전기 전도성을 가져온다는 것이 발견되었다. 그러나, 이들 연구에서, 이들 공정에 의해 처리 된 금속 나노 와이어는 접착제없이 기판 상에 분포되었다. 코팅 방법에서, 필름 형성 제는 기판 상에 Cu NW의 균일 한 분포를 용이하게 하는데 사용되어야한다.

합성 된 나노 와이어는 일반적으로 필름 형성 제와 합쳐져 개별 나노 와이어 사이의 접촉을 억제하기 때문에 전선을 융합하기가 어렵다.

종래특허기술로서 공개특허공보 공개번호 10-2016-0076897호에는 구리 나노 와이어를 합성하기 위한 조성물로서, i) 물을 포함하는 용매, ii) 수용성 구리염, iii) 구리 착체를 환원시키는 환원제, iv) C3-C30 지방족 탄화수소기를 포함하는 포름아미드계 화합물, 및 v) C3-C30 지방족 카르복실산 화합물을 포함하는 조성물이 공개되어 있다.

또한, 공개특허공보 공개번호 10-2015-0133454호에는 a) 시드(seed) 형성을 위한 구리 전구체를 유기계 화합물 용액에 분산시킨 후, 가열하여 시드로서 구리 나노입자를 합성하는 단계; b) 구리 전구체를 유기계 화합물 용액에 녹이고 가열하여 구리 전구체 용액을 제조하는 단계; c) 상기 a)의 구리 나노입자가 들어있는 반응기에 상기 b)의 구리 전구체 용액을 주입하는 단계; 및 d) 상기 c) 단계의 혼합물을 가열하여 구리 나노입자를 성장시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 구리 나노와이어의 제조방법이 공개되어 있다.

또한, 공개특허공보 공개번호 10-2012-0115298호에는 구리 나노와이어의 성장을 위한 조성물 및 방법이 공개되어 있고, 공개특허공보 공개번호 10-2016-0149943호에는 유기 용매를 이용한 구리 나노와이어 및 이의 합성 방법이 공개되어 있다.

그러나 상기 종래기술들은 품질이 떨어지고 제조시간이 오래걸리는 단점이 여전히 남아 있었다.

본발명은 펄스 레이저 조사를 이용한 구리 나노 와이어 투명 전도성 전극의 제조방법에 관한 것으로, Cu NW를 PVP 기반 잉크에 분산시키는 단계; Meyer로드로 기판에 코팅하는 단계; 상기 코팅 된 Cu NW 필름을 펄스 레이저로 조사하여 나노 와이어 접합부를 용접하고 필름 형성기를 부분적으로 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본발명은 펄스 레이저 조사를 이용한 구리 나노 와이어 투명 전도성 전극의 제조방법에 관한 것으로, Cu NW를 PVP 기반 잉크에 분산시키는 단계; Meyer로드로 기판에 코팅하는 단계; 상기 코팅 된 Cu NW 필름을 펄스 레이저로 조사하여 나노 와이어 접합부를 용접하고 필름 형성기를 부분적으로 제거하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

따라서 본발명은 레이저 조사 과정에 의해 교차점에서 나노 와이어를 통해 배선이 연결되었기 때문에 전극의 전도도가 현저히 향상되었고, 나노 와이어는 모든 나노 와이어를 연결하여 견고한 네트워크를 형성하므로 나노 와이어 네트워크의 기계적 내구성이 크게 향상되어 Cu NW가 아세트산으로 세척되는 것을 막을 수 있으며, 또한, 레이저 조사의 열 효과는 산 처리에 의해 필름 형성 제의 제거 속도를 높이는 와이어를 덮는 필름 형성 제를 태울 수 있는 현저한 효과가 있다.

도 1. 산성 치료와 레이저 조사를 사용하여 투명 전극 전극의 제조 개념도
도 2. (a) 두 개의 나노 와이어 접합부에서 레이저 조사에 의한 나노 와이어의 SEM 이미지, (b) 레이저 조사 전에 교차하는 Cu NW 및 (c) 레이저 조사 후 융합 된 Cu NWs 접합부의 TEM 이미지.
도 3. 구리 나노 와이어에 대한 아세트산 처리의 효과. (a) 산에 직접 침지하고 (b) 레이저 조사 후 산에 침지시킨 후의 투명 전극. 산 침지 후 (c) 코팅 된 CuNWs 및 (d) CuNWs의 단면. (e) 다양한 침지 지속 시간을 갖는 Cu NW 필름의 시트 저항도
도 4. Cu NW 퍼콜 레이션 네트워크에 대한 레이저 조사 효과. 다양한 레이저 파워로 조사 된 구리 나노 와이어의 광학 이미지 : (a) 0μJ, (b) 4μJ, (c) 8μJ, (d) 12μJ, (e) 20μJ
도 5. 다양한 레이저 파워의 레이저 조사 후 Cu NW 네트워크의 시트 저항도
도 6. Cu NW 필름에 대한 시트 저항의 함수로서의 반사 투과율 개념도
도 7. 다양한 투과율을 갖는 Cu NW 투명 전극의 안정성 개념도
도 8. (a) 레이저 절삭에 의한 다이아몬드 모양의 패터닝 현미경, (b) 제작 된 터치 센서, (c) 손가락 터치가없는 센서 상태, (d) 접근하는 손가락이있는 센서 상태도

본발명은 펄스 레이저 조사를 이용한 구리 나노 와이어 투명 전도성 전극의 제조방법에 관한 것으로, Cu NW를 PVP 기반 잉크에 분산시키는 단계; Meyer로드로 기판에 코팅하는 단계; 상기 코팅 된 Cu NW 필름을 펄스 레이저로 조사하여 나노 와이어 접합부를 용접하고 필름 형성기를 부분적으로 제거하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 나노 와이어 접합부를 용접하고 필름 형성기를 부분적으로 제거한 단계; 를 거친 후 산에 일정시간 동안 담구는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 산은 아세트산인 것을 특징으로 한다.

본발명을 첨부도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서는 Cu NW 함유 투명 전극의 제조 시간을 단축하기 위해 레이저 조사와 산 침지를 이용한 새로운 결합 후 처리법을 개발했다. 먼저 Cu NW를 PVP 기반 잉크에 분산시킨 다음 Meyer로드로 기판에 코팅한다. 다음에, 코팅 된 Cu NW 필름을 펄스 레이저로 조사하여 나노 와이어 접합부를 용접하고 필름 형성기를 부분적으로 제거 하였다. 그 후 Cu NW 네트워크에 원하지 않는 화학 물질이 없음을 보장하기 위해 필름을 아세트산에 1분 동안 담갔다. 준비된 Cu NW 기반 전극은 우수한 성능을 보였다. 또한 제작 된 전극의 성능과 실제 사용법을 보여주기 위해 단순한 용량 성 터치 스크린 패널이 레이저 패터닝을 사용하여 제작되었다.

Cu NW의 합성. 그것의 간명 및 속도 때문에, Duong 그 외 여러선행발명이 개발 한 에틸렌 디아민 (EDA) 매개 된 방법. CuNWs17을 합성하는데 사용되었다. 합성 된 Cu NW의 길이와 직경은 주 사형 전자 현미경 (SEM) 이미지를 통해 측정 하였다 (보충 도 2 참조).

합성 된 Cu NW의 평균 직경과 길이는 각각 약 150 nm와 53 μm였다.

또한, XRD 분석 결과 보충 도 S2에서와 같이 합성 과정에서 CuO와 Cu2O가 형성되지 않았다.

Cu NW 기반 투명 전극. PVP 기반 잉크의 Cu NW는 Meyer로드 코팅을 사용하여 유리 기판 (7.5 *j* 2.5c에 코팅되었다. 보충 도 2에서 볼 수 있듯이, Cu NW는 기판 표면에 고르게 분포되어있다. 유리 기판에 코팅 한 후 Cu NW는 잔류 합성 화학 물질 및 PVP 기반 잉크로 덮여 비 전도성 필름을 만들었다. 산성 처리가 직접 사용되는 경우 Cu NW는 산성 용액에서 제거 될 때 즉시 씻겨 나간다. Willy et al.의 보고서에서 이 문제에 대한 해결책은 코팅 된 Cu NW 필름을 핫 플레이트에 놓고 아세트산에 신속히 담그는 것을 기반으로 개발되었다.

Duong et al. Cu NW가 하향 이동하고 오븐에서 1시간 동안 가열 한 후 PVP 층의 바닥에 침전된다는 것을 발견했다. 여기서, 본발명은 펄스 레이저에 의한 조사 후에, Cu NW 전극은 도 1에서와 같이 네트워크 변형없이 오랫동안 빙초산에 침적 될 수 있었다. 레이저 조사는 PVP 기반 잉크에 묻혀있는 Cu NW에도 나노 와이어 접촉을 향상시켰다. 일반적으로 와이어 와이어 접점은 금속 나노 와이어 접합부에서 플라즈몬 가열 효과가 크게 증가 할 수 있기 때문에 로컬 나노 와이어로 설정된다. 교차점에서 2개의 나노 와이어의 융합은 도 2 (a)에 표시된 SEM 이미지에서 명확하게 볼 수 있다. 도 2 (b)와 (c)는 레이저 조사 전후의 Cu NW의 투과 전자 현미경 (TEM) 이미지를 비교 한 것이다. SEM 이미지와 유사하게, TEM 분석은 나노 와이어가 Cu NW의 십자가에 함께 형성되었음을 증명한다.

이 레이저 조사 과정에는 두 가지 주요 이점이 있다. 첫째, 교차점에서 나노 와이어를 통해 배선이 연결되었기 때문에 전극의 전도도가 현저히 향상되었다. 둘째, 나노 와이어는 모든 나노 와이어를 연결하여 견고한 네트워크를 형성한다. 따라서 나노 와이어 네트워크의 기계적 내구성이 크게 향상되어 Cu NW가 아세트산으로 세척되는 것을 막을 수 있다 (도 3 (a, b)). 또한, 레이저 조사의 열 효과는 산 처리에 의해 필름 형성 제의 제거 속도를 높이는 와이어를 덮는 필름 형성 제를 태울 수 있다 (도 4 (b, c)).

레이저 처리로 형성된 Cu NW 네트워크의 거동을 이해하기 위해, 합성 된 Cu NW를 PVP 기반 잉크에 분산시켜 20.9 mg / mL 농도의 코팅 용액을 제조 한 다음 Meyer로드 바. 다음에, 도막에 펄스 레이저를 조사했다. 레이저 빔의 on / off (z = 3.5 mm) 초점면뿐만 아니라 4μJ에서 20μJ까지의 범위의 펄스 에너지가 조사되었다. 코팅 공정 후 CuNW는 투명한 물질 인 PVP 기반 잉크에 묻혔고 붉은 색을 띤 Cu NW는 도 3 (c)와 4 (a)에서 볼 수 있다. 전극 표면에 초점을 맞추는 경우, 최소 펄스 에너지로도 Cu NW가 제거되었다. Cu NW는 초점 평면으로부터 거리 z = 3.5 mm 및 펄스 에너지 4μJ에서 디 포커싱 (defocusing)으로 조사 된 후에도 더 어두운 색으로 변했다 (도 4 (b)).

입사 레이저 빔 아래에서 copper24의 광 흡수 특성으로 인해 나노 와이어 만 가열되었다. 나노 초 단위의 빠른 펄스 레이저 가열 동안 Cu NW는 전자기 에너지를 흡수하고 나노 와이어 온도는 빠르게 증가하고 와이어에서 주변 잉크로의 열 확산이 뒤 따른다. 결과적으로 Cu NW 주위의 PVP 기반 잉크가 녹았고 화상을 입었고 색상이 매우 어두워졌다. 레이저 파워가 증가되면, 조사 된 영역은 레이저 빔의 가우스 분포가 길어 져서 확대된다. 레이저 소스의 파워가 12μJ 이상으로 상승하면 레이저 빔의 중심에 있는 Cu NW가 기화된다. 이것은 도 4 (e)에서 주사선 중심의 밝은 색을 설명한다.

다음으로, 조사 공정에서 레이저 출력을 최적화하기 위해, 농도가 다른 Cu NW 코팅 용액을 5 개 준비하고 각각을 마이어 (Meyer) 막대를 사용하여 5 개의 유리 기판에 잉크로 코팅했다. 이들 시료는 4 내지 20μJ의 펄스 파워의 범위에서 조사되었고, 그 후 시트 저항 및 투명도가 측정되었다. 도 5에 도시 된 바와 같이, 레이저 조사 후, 유리 기판 상에 코팅 된 모든 CuNW는 전도성이었고, 와이어가 전체 필름에 연결되었음을 증명 하였다. 그러나 4μJ에서, 레이저 빔 에너지가 나노 와이어 접합부를 완전히 융합시키기에는 너무 낮기 때문에, 이들 전극의 전도도는 더 낮았다.

펄스 에너지가 증가 할 때 시트 저항은 현저하게 감소했다. 모든 Cu NW 필름은 12μJ의 레이저 펄스 출력에서 *?**?*가장 낮은 시트 저항을 얻었다. 그 에너지 수준 이상으로, 시트 저항은 Cu NW의 기화로 인해 빠르게 상승했다. 광학 이미지는 12μJ의 레이저 출력에서 *?**?*조사 된 Cu NW의 적용 범위가 코팅 된 Cu NW와 동일함을 보여 주었다. 그러나 Cu NW가 20μJ의 레이저 출력으로 조사 된 경우 (보충 도 S3 참조) 나노 와이어 농도가 급격히 감소하여 나노 와이어 접합 수가 감소하는 것을 분명히 볼 수 있 도 5에 도시 된 바와 같이, 시트 저항은 투명도가 81.2% 인 샘플의 경우 58 O / sq에서 34 O / sq로 감소하였고 투명도가 87.3 % 인 샘플의 경우 390O / sq에서 199 O / sq로 감소했다. 한편, CuNW 농도가 높은 CuNW 필름을 조사하면 접촉점이 많아 져서 시트 저항이 낮아지고 투명도가 떨어진다.

또한 TCE의 투명성은 레이저 스캐닝의 영향을 받았습니다. 상술 한 바와 같이, 연소 된 막 형성 제는 조사 공정 후에 전극 투과율을 10-15 % 감소시킨다. 위의 결과를 바탕으로, 가장 높은 전도도를 달성하기 위해, 레이저 출력은 추가 실험 동안 12μJ로 유지되었다.

또한, 침지 시간의 최적화는 산 침지 공정에 대해 수행되었다. 총 6 개의 Cu NW 전극을 서로 다른 투명 필름으로 준비하고 펄스 파워 12μJ의 120kHz 주파수에서 4ns 동안 레이저 빔으로 조사했다. 전극을 빙초산에 10 ~ 600초 동안 담근 후 공기 중에서 건조시켰다. 도 3 (e)에서 볼 수 있듯이 전극의 시트 저항은 빙초산에 담그면 감소한다. 침지 시간이 1분보다 길 때 가장 낮은 시트 저항이 얻어졌다.

유사하게, 침지 시간이 60초에서 최대로 상승함에 따라 침지 된 필름의 투과율 값이 상당히 증가 하였다. 도 3 (c, d)는 1분 동안 산 침지 전후의 Cu NW의 SEM 현미경 사진을 보여준다. 이 이미지는 PVN 기반 잉크가 Cu NW와 기판에서 완전히 제거되었음을 보여준다.

따라서 최적의 침지시간은 60초라고 판단했습니다. Stewart 등의 후 처리 기술이 15 분 걸리고 N2 가스와 오븐이 필요하다. Duong et al. 방법은 76 분이 소요되며 오븐이 필요합니다. 우리의 새로운 접근 방식은 주변 조건에서 15 분 동안 5mm *j* 2.5m전극을 처리 할 수 *?**?*있다. 더 중요한 것은 영화 제작자가 완전히 제거되었다.

다음으로 오븐 가열 및 레이저 처리의 성능을 비교하기 위해 12.5 ~ 18.7 mg / mL 범위의 농도로 합성 된 Cu NW를 사용하여 TCE를 제조했습니다. 제작 된 전극의 면저항과 정반 투과율의 관계를 도 6에 나타내었다. 레이저 조사에 의해 제조 된 모든 전극은 오븐 가열에 의해 제조 된 전극보다 우수 하였다. 예를 들어, 85 %의 정 투과율에서 레이저 조사 전극은 시트 저항이 60O / sq이고 오븐 가열 전극은 70O / sq이었다. 이러한 결과는 복합 레이저 조사와 산 처리가 준비된 TCE의 품질을 향상 시킨다는 것을 시사한다.

또한 제작 된 Cu NW 전극의 산화 속도를 측정하기 위해 다른 농도의 코팅 용액을 사용하여 투명도가 다른 4 개의 Cu NW 투명 전극을 제조했다. 전도도는 매일 검사되었고, 5 일 후에 4 개 샘플 모두의 시트 저항이 원래 값의 거의 3 배 증가했다 (도 7). 레이저 조사 공정의 지원으로 PVP 기반의 잉크는 완전히 제거되고 산 처리 후 기판 표면에 CuNW 만 남아있게 된다. 따라서, 나노 와이어는 공기 중의 산소에 직접 접촉함으로써 쉽게 산화되었다.

Cu NW 패터닝 및 터치 센서에서의 적용. TCE의 적용 가능성을 나타 내기 위해 제작 된 전극에서 터치 센서를 만들었다. 먼저, 2개의 Cu NW 투명 전극 (시트 저항 25 O / sq, 550nm에서의 81.2% 반사율)을 제작했다. 그런 다음 도체는 조사 과정에서 최적화 된 레이저 매개 변수를 유지하고 초점 위치를 디 포커스에서 온 포커스로 변경하여 다이아몬드 모양으로 패턴 화되었다. 절제에 필요한 총 시간은 1분 미만이었다. 그 후, 전극을 125 ㎛ 폴리에틸렌 테레 프탈레이트 필름을 유전체 필름으로 하여 끼우고 플래시 마이크로 컨트롤러 (ATSAMD20J18, Atmel)에 연결 하였다. 도 8에 도시 된 바와 같이, 테스트 모듈을 통해 센서는 패턴 화 된 도체의 표면에 접근하는 손가락을 검출 할 수 있다.

전도성이 높고 투명한 구리 나노 와이어 필름이 레이저 조사와 산 침지의 결합 된 후 처리를 통해 생산되었다고 결론지을 수 있다. 이 방법은 주변 조건에서 Cu NW 투명 전극을 처리하는 데 15분밖에 걸리지 않았고 기판에서 필름 형성 제를 완전히 제거했다. 이전에 CuNW를 필름 형성기에 삽입하여 달성하기 어려웠던 와이어 - 와이어 접합부에서 나노 와이어를 생성함으로써 TCE의 전반적인 저항이 감소되었고 산에 침지 한 후 네트워크의 변형이 억제되었다. 또한 레이저 펄스 에너지와 침지 지속 시간은 최대 성능을 얻기 위해 최적화되었습니다. 마지막으로, 터치 센서 산업은 우리의 접근 방식의 가능성을 확인하기 위해 준비된 재료를 사용하여 제작되었다.

실시례

기재. Daejung Chemical & Metal 사 (한국), Ethylenediamine 사 (EDA, 한국), KOH (6597-4400), 아세트산 (1002-4400), 이소 프로필 알코올 (IPA, 5035-4400) E1521), 물 중의 35 중량 % 히드라진 (N2H4), 폴리 비닐 피 롤리 돈 (PVP, MW = 90000)을 Sigma-Aldrich (USA)로부터 조달 하였다. 구리 (II) 클로라이드 2 수화물 (CuCl2.2H2O)은 Junsei (Japan)로부터 구입 하였다.

구리 나노 와이어의 합성. 반응 플라스크에 KOH (40mL, 15 M), CuCl2 (2mL, 0.1M) 및 EDA (266 μL)를 넣고 60℃로 가열 한 다음 700rpm에서 3 분간 교반 하였다. 그 다음, N2H4 (35 중량 %, 21㎕)를 혼합물에 첨가 하였다. 2분 후, 성장 용액을 교반하지 않고 실온에서 15 분 동안 저장 하였다. 나중에 Cu NW 디스크가 형성되어 솔루션 상단으로 흘러 들었습니다. 그런 다음 10mL 탈 이온수로 3 회 세척하고 2000rpm에서 5 분간 원심 분리하여 50mL 튜브에 옮겼다.

가요 성 투명 전극의 제조. 코팅 잉크를 제조하기 위해, 2.5g의 PVP-K90을 97.5g의 IPA에 용해시켰다. IPA 용액 1mL에 합성 된 Cu NW를 1.5 mL 튜브에 옮긴다. 다음으로, 나노 선을 30초 동안 와류로 IPA에 분배하여 균일 한 용액을 만든 다음 2000rpm으로 5 분간 원심 분리하여 IPA를 제거 하였다. 마지막으로, 원하는 농도에 따라, IPA 중 2.5 중량 % PVP-k90 (0.6 내지 1.2mL)의 필요한 양을 구리 나노 와이어 관에 피펫 팅하여 최종 코팅 용액을 제조 하였다 (12.5 내지 18.7 mg / mL ).

준비된 Cu NW를 PVP 기반 잉크와 혼합하고 Meyer로드 코팅 (젖은 두께 30.8μm)으로 유리 기판에 무작위로 분산시켜 여과 네트워크를 형성했습니다. 공기 중에서 건조시킨 후, Cu NW네트워크는 1064nm 이터 터븀 펄스 화 된 레이저에 의해 스캐닝 되었다. 레이저는 f = 100mm 인 f-θ 렌즈를 가지고 있다.

스캔 헤드 내부의 2개의 전기 구동 갈바 노 미터 미러 (SCANcube *j* 10 ID # 11602는 레이저 방향을 변경하고 스캔 속도와 이동 방향을 조정했습니다. CNC 스테이지의 제어 가능한 Z 축을 사용하여 나노 와이어 네트워크에 초점을 맞추거나 초점을 맞춘 레이저 펄스의 정확한 초점을 얻을 수 있었습니다.

표 1은 레이저 조사 및 절제 단계에 사용되는 스캐닝 매개 변수를 제공합니다. 펄스 주파수는 120kHz로 제어되어 중첩 주사를 발생시켰다. 레이저 펄스 에너지는 조사 및 절개 공정에 최적의 값을 찾기 위해 4μJ에서 20μJ까지 다양했다.

Operation [ara,eters	Value
Laser pulse energy	4μＪ, 8μＪ, 12μＪ, 16μＪ, and 20μＪ
Laser frequency	120kHz
Laser pulse durations	4ns
Dipping time	10s, 30s, 60s, 300s, and 600s

표 1. Cu NWs 후 처리를 위한 작동 매개 변수.

마지막으로, 잔여 PVP 및 기타 원하지 않는 화학 물질을 완전히 제거하기 위해 Cu NW 전극을 빙초산에 1분 동안 침지시켰다.

성격 묘사. 합성 된 CuNW는 주사 전자 현미경 (SEM, Hitachi S-4800), 투과 전자 현미경 (TEM)을 사용하여 분석 하였다. Rigaku D / MAX-2500회절 계 (Rigaku Co., Japan)를 사용하여 Cu NW의 X 선 회절 (XRD)을 2θ = 20 ~ 80*j범위에서 측정 하였다. T60 자외선 가시 분광 광도계와 NI cDAQ - 9178을 사용하여 Cu NW 전극의 광 투과율과 시트 저항을 각각 측정했다.

데이터 가용성. 현재 연구 중에 생성 및 / 또는 분석 된 데이터 세트는 합당한 요청에 따라 해당 작성자에게 제공된다.

Claims (3)

1. Cu NW를 PVP 기반 잉크에 분산시키는 단계; Meyer로드로 기판에 코팅하는 단계; 상기 코팅 된 Cu NW 필름을 펄스 레이저로 조사하여 나노 와이어 접합부를 용접하고 필름 형성기를 부분적으로 제거하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 펄스 레이저 조사를 이용한 구리 나노 와이어 투명 전도성 전극의 제조방법
2. 제1항에 있어서, 상기 나노 와이어 접합부를 용접하고 필름 형성기를 부분적으로 제거한 단계; 를 거친 후 아세트산에 일정시간 동안 담구는 것을 특징으로 하는 펄스 레이저 조사를 이용한 구리 나노 와이어 투명 전도성 전극의 제조방법
3. 제2항에 있어서, 상기 산은 아세트산인 것을 특징으로 하는 펄스 레이저 조사를 이용한 구리 나노 와이어 투명 전도성 전극의 제조방법

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