RU2593463C2 - Method for producing conductive mesh micro- and nanostructures and structure therefor - Google Patents
Method for producing conductive mesh micro- and nanostructures and structure therefor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2593463C2 RU2593463C2 RU2013157047/07A RU2013157047A RU2593463C2 RU 2593463 C2 RU2593463 C2 RU 2593463C2 RU 2013157047/07 A RU2013157047/07 A RU 2013157047/07A RU 2013157047 A RU2013157047 A RU 2013157047A RU 2593463 C2 RU2593463 C2 RU 2593463C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- layer
- substrate
- conductive
- detachable
- carrier layer
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Catalysts (AREA)
- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Manufacturing Of Electric Cables (AREA)
Abstract
Description
Группа изобретений относится к микро- и наноструктурам, применяемым в таких областях, как прозрачные проводящие покрытия, В частности, оптически прозрачные проводящие покрытия, светопоглощающие и светопреобразующие слои для оптических и фотовольтаических устройств, самоочищающиеся поверхности, биомиметические материалы, селективные и несущие слои мембран, катализаторы и др., и к способу их получения.The group of inventions relates to micro- and nanostructures used in such fields as transparent conductive coatings, in particular, optically transparent conductive coatings, light-absorbing and light-converting layers for optical and photovoltaic devices, self-cleaning surfaces, biomimetic materials, selective and supporting membrane layers, catalysts and others, and to a method for their preparation.
Существует возрастающая потребность в проводящих сетчатых микро- и наноструктурированных покрытиях, которые формировались бы на больших площадях и имели бы малую удельную стоимость. Указанные покрытия применяемы в таких областях, как прозрачные проводящие покрытия, В частности, оптически прозрачные проводящие покрытия, светопоглощающие и светопреобразующие слои для оптических и фотовольтаических устройств, самоочищающиеся поверхности, селективные и несущие слои мембран, каталитические системы и др.There is an increasing need for conductive mesh micro- and nanostructured coatings that would form over large areas and have a low unit cost. These coatings are used in areas such as transparent conductive coatings, in particular, optically transparent conductive coatings, light-absorbing and light-converting layers for optical and photovoltaic devices, self-cleaning surfaces, selective and supporting layers of membranes, catalytic systems, etc.
Существующие методы формирования сетчатых микро- и наноструктурированных покрытий можно разделить по критерию способа задания начальной структуры и по критерию способа формирования проводящего слоя, принимающего указанную структуру. По первому из указанных критериев методы можно разделить на методы «сверху - вниз» и методы, использующие процессы самоорганизации. К методам «сверху - вниз» относятся, В частности,, различные виды фото- и импринтлитографии (например, WO 2009094009 A1 от 30 июля 2009 года, МПК H01L 21/027). В качестве примеров использования процессов самоорганизации можно указать решения, связанные с использованием самоорганизации в эмульсиях, тонких слоях и др. (например, WO 2012170684 A1 от 13 декабря 2012 года, МПК B05D 5/12). С точки зрения способа формирования проводящего слоя, главный водораздел следует провести между способами, предполагающими вакуумное осаждение, и всеми остальными способами. Поскольку себестоимость операции формирования проводящего слоя в рамках способов первой группы (вакуумное осаждение) начинается с величин 5-15 $/м2, то даже в случае использования самоорганизованных шаблонов (см. критерий способа задания начальной структуры) себестоимость квадратного метра покрытия будет оставаться существенной. Это определяет целесообразность поиска альтернативных вакуумному нанесению способов формирования проводящего слоя. К предложенным альтернативным решениям следует отнести жидкофазное осаждение проводящих наночастиц (WO 2012170684 A1 от 13 декабря 2012 года, МПК B05D 5/12, US 2009129004 A1 от 21 мая 2009 года, МПК B05D 5/12; G06F 1/16; H01B 1/22; H05K 1/00; H05K 1/09) и нанесение проводящей краски или расплава (US 2009305513 A1 от 10 декабря 2009 года, МПК H01L 21/30, B05D 5/06, B05D 1/32). К недостаткам жидкофазного осаждения проводящих наночастиц или в более общем случае - нанесения проводящей краски, можно отнести следующее. Данные методы не позволяют варьировать материал формируемых проводящих дорожек. Осаждение наночастиц осуществляется из жидкой фазы, поэтому дорожки, обладающие высокой проводимостью, могут формироваться только из наночастиц серебра (теоретически допустимо также золото). Серебро имеет относительно высокую стоимость. Наночастицы серебра в 6-7 раз дороже серебра, и их рыночная цена составляет около 4 тыс. долл. за 1 кг. При этом поскольку наночастицы осаждаются из жидкой фазы, то при испарении жидкости все ее нелетучие примеси переходят на поверхности наночастиц. Кроме того, поверхность наночастиц изначально дополнительно функционализирована с целью стабилизации коллоида. В результате слипшиеся «грязные» наночастицы имеют относительно большие контактные сопротивления, что снижает проводимость формируемых структур. Аналогичные недостатки справедливы для случая серебряных нанопроволок.Existing methods for the formation of cross-linked micro- and nanostructured coatings can be divided by the criterion of the method for setting the initial structure and the criterion of the method of forming a conductive layer adopting the specified structure. According to the first of these criteria, methods can be divided into top-down methods and methods using self-organization processes. The top-down methods include, in particular, various types of photo and imprint lithography (for example, WO 2009094009 A1 of July 30, 2009, IPC H01L 21/027). As examples of the use of self-organization processes, you can specify solutions related to the use of self-organization in emulsions, thin layers, etc. (for example, WO 2012170684 A1 of December 13, 2012, IPC B05D 5/12). From the point of view of the method of forming the conductive layer, the main watershed should be drawn between methods involving vacuum deposition, and all other methods. Since the cost of the operation of forming a conductive layer in the framework of the methods of the first group (vacuum deposition) starts from 5-15 $ / m 2 , even in the case of using self-organized templates (see the criterion for the method of setting the initial structure), the cost per square meter of coating will remain significant. This determines the feasibility of finding alternative methods of forming a conductive layer to vacuum deposition. Alternative solutions proposed include liquid-phase deposition of conductive nanoparticles (WO 2012170684 A1 dated December 13, 2012, IPC B05D 5/12, US 2009129004 A1 dated May 21, 2009, IPC B05D 5/12;
К недостаткам осаждения проводящего слоя из расплава следует отнести наличие ограничений на контролируемость толщины и структуры осаждаемого слоя, а также ограничения на тип материала подложки, на которую наносится расплав.The disadvantages of the deposition of the conductive layer from the melt include the restrictions on the controllability of the thickness and structure of the deposited layer, as well as restrictions on the type of substrate material on which the melt is applied.
В настоящем изобретении предложено для невакуумного формирования проводящей сетчатой микро- и наноструктуры использовать аналогичную по геометрии структуру, причем принципиально важно, чтобы ее дорожки также являлись проводящими (В частности,, металлическими). Это позволяет задавать пространственное распределение электрического, и/или термического, и/или каталитического поля, которое обеспечивает низкозатратное формирование проводящего слоя сетчатой формы, расширяет спектр возможных материалов данного слоя, а также решает ряд проблем с перенесением данного слоя на обрабатываемую поверхность, которая в итоге будет носителем сетчатой проводящей структуры. Кроме того, в одном из вариантов реализации изобретения обеспечивается формирование проводящей сетки, свободной от подложки. Полученная свободная от подложки проводящая сетка может быть использована в различных практически важных конечных приложениях. В частности, в качестве фильтрующего материала (несущий или селективный слой мембран), в составе каталитических систем, материала для выполнения электрических контактов, сетчатых электродов для различных технологических процессов и т.д. То обстоятельство, что данная свободная от подложки проводящая микро- и наноструктурированная сетка получена в рамках описанного низкозатратного способа, существенно расширяет области ее потенциального практического применения.The present invention proposes to use a structure similar in geometry for the non-vacuum formation of a conductive network micro- and nanostructure, and it is of fundamental importance that its paths are also conductive (in particular, metallic). This allows you to specify the spatial distribution of the electric, and / or thermal, and / or catalytic field, which provides low-cost formation of a conductive mesh layer, expands the range of possible materials of this layer, and also solves a number of problems with the transfer of this layer to the surface to be treated, which ultimately will be a carrier of a mesh conductive structure. In addition, in one embodiment of the invention, the formation of a conductive mesh free of the substrate is provided. The resulting substrate-free conductive network can be used in various practically important end applications. In particular, as a filter material (carrier or selective layer of membranes), as part of catalytic systems, material for making electrical contacts, mesh electrodes for various technological processes, etc. The fact that this substrate-free conducting micro- and nanostructured network is obtained in the framework of the described low-cost method significantly expands the areas of its potential practical application.
Известно техническое решение (DE 102008034616 A1 от 4 февраля 2010 года, МПК H05K 2203/0143, H05K 3/205, H05K 2203/0117) «Рельефная пленка для формирования, например, антенных структур, имеющая несущий металлический слой, выполненный из алюминия, серебра, золота или комбинации их сплавов, а также отсоединяемый металлической слой, выполненный из меди», которое выбрано в качестве ближайшего аналога предлагаемого способа, в котором описан способ получения как минимум одного элемента структуры из меди на одном, в частности, диэлектрическом носителе, включающий следующие шаги:A technical solution is known (DE 102008034616 A1 of February 4, 2010, IPC H05K 2203/0143,
a) обеспечение гибкой диэлектрической подложки, на которой в форме образца расположен металлический несущий слой из алюминия, серебра, золота или их сплавов;a) providing a flexible dielectric substrate on which a metal support layer of aluminum, silver, gold or their alloys is located in the form of a sample;
b) экспонирование металлического несущего слоя в электролитической ванне с наращиванием как минимум одного отсоединяемого металлического слоя из меди;b) exposure of the metal carrier layer in the electrolytic bath with building at least one detachable metal layer of copper;
c) обеспечение второй подложки-носителя;c) providing a second carrier substrate;
d) соединение второй подложки-носителя с, по меньшей мере, одной областью как минимум одного отсоединяемого металлического слоя, причем адгезия между второй подложкой-носителем и минимум одним отсоединяемым металлическим слоем задается таким образом, чтобы она была больше, чем адгезия между как минимум одним отсоединяемым металлическим слоем и металлическим несущим слоем;d) the connection of the second carrier substrate with at least one region of at least one detachable metal layer, and the adhesion between the second carrier substrate and at least one detachable metal layer is set so that it is greater than the adhesion between at least one detachable metal layer and metal carrier layer;
e) разделение второй подложки-носителя с гибкой диэлектрической подложкой, причем как минимум один отсоединяемый металлический слой отделяется от металлического несущего слоя и остается на второй подложке-носителе в форме как минимум одного элемента структуры из меди.e) separating the second carrier substrate with a flexible dielectric substrate, wherein at least one detachable metal layer is separated from the metal carrier layer and remains on the second carrier substrate in the form of at least one copper structural member.
К недостаткам указанного способа следует отнести следующее.The disadvantages of this method include the following.
В общем случае геометрия формируемых данным способом проводящих структур не обеспечивает функцию прозрачных проводящих покрытий. Прозрачные проводящие покрытия имеют высокую практическую значимость. Одним из наиболее перспективных способов их реализации является формирование перколированной проводящей сетки, дорожки которой имеют определенные размеры, лежащие в микрометровом, субмикрометровом и нанометровом диапазонах и расположенные с определенным средним периодом.In general, the geometry of the conductive structures formed by this method does not provide the function of transparent conductive coatings. Transparent conductive coatings have high practical value. One of the most promising methods for their implementation is the formation of a percolated conductive grid, the tracks of which have certain sizes, lying in the micrometer, submicrometer and nanometer ranges and located with a certain average period.
Отсоединяемый металлический слой формируется только методом гальванического осаждения и только из меди. Ряд практических задач, которые выходят за пределы антенной техники, требует формирование проводящих структур из других материалов. Причем, как других металлов, допускающих гальваническое осаждение (в основном металлы, находящиеся после или около водорода в электрохимическом ряду активности металла), так и металлов, не допускающих данный метод осаждения, а также проводящих материалов, не относящихся к металлам (например, углеродных нанотрубок). Ниже приводится соответствующее обоснование.The detachable metal layer is formed only by galvanic deposition and only from copper. A number of practical tasks that go beyond the scope of antenna technology require the formation of conductive structures from other materials. Moreover, both other metals that allow galvanic deposition (mainly metals that are after or near hydrogen in the electrochemical series of metal activity), and metals that do not allow this deposition method, as well as conductive materials that are not related to metals (for example, carbon nanotubes ) The following is the rationale.
Металлический несущий слой 3 формируется только из алюминия, серебра, золота или их сплавов. Данный признак прототипа имеет значение, поскольку обеспечивает снижение адгезии медного отсоединяемого слоя к несущему слою, что облегчает перенос отсоединяемого слоя на подложку-носитель. Однако является технически целесообразным расширение спектра материалов, из которых выполняется несущий слой, поскольку это расширяет число допустимых технических решений по изготовлению структур, дорожки которых выступают в качестве несущего слоя. В частности, для случая прозрачных проводящих покрытий указанные структуры должны быть выполнены в микромасштабе, и вопрос метода их формирования не является тривиальным. Указанные методы могут варьироваться от стандартной фотолитографии, до ближнепольной роликовой фотолитографии (WO 2009094009 A1 от 30 июля 2009 года, МПК H01L 21/027) и методов самоорганизации (WO 2012170684 A1 от 13 декабря 2012, МПК B05D 5/12). Для каждого метода есть свой ряд предпочтительных материалов формируемой сетчатой микроструктуры, поэтому расширение спектра материалов несущего слоя является существенным техническим результатом, обеспечивающим расширение применимости и технологичности рассматриваемого способа. При этом задача обеспечения снижения адгезии отсоединяемого слоя к несущему слою в настоящем изобретении также получает свое решение.The
Металлический несущий слой 3 формируется только на гибкой подложке. Как было отмечено выше, для случая прозрачных проводящих покрытий несущий слой должен быть выполнен в виде сетчатых микроструктур. Для ряда методов выполнения сетчатых микроструктур более технологичным является использование твердой подложки, в частном случае обладающей высокой степенью плоскостности. В то же время подложка-носитель, напротив, может быть гибкой (например, это касается важного с практической точки зрения случая формирования прозрачного проводящего покрытия на полимерном носителе). Рассматриваемый прототип не обеспечивает данного элемента технического результата.The
Задачей, решаемой предложенной группой изобретений, является устранение перечисленных выше недостатков.The problem solved by the proposed group of inventions is the elimination of the above disadvantages.
Технический результат, достигаемый заявленной группой изобретений, заключается в создании нового способа формирования микро- и наноструктурированных проводящих покрытий, а также в создании участвующей в данном способе микро- и наноструктуры, обеспечивающих расширение области применения способа, увеличение его технологичности, улучшение технических параметров получаемых средствами способа структур, снижение затрат ресурсов на создание указанных структур средствами способа.The technical result achieved by the claimed group of inventions is to create a new method for the formation of micro- and nanostructured conductive coatings, as well as to create the micro- and nanostructures involved in this method, which expand the scope of the method, increase its manufacturability, improve the technical parameters obtained by the method structures, reducing the cost of resources for creating these structures by the means of the method.
Указанный технический результат (получение проводящих сетчатых микро - и наноструктур) достигается способом, который включает следующие шаги:The specified technical result (obtaining conductive mesh micro - and nanostructures) is achieved by a method that includes the following steps:
a. на первой подложке располагают несущий слой, выполненный в виде перколированной сетки, средняя ширина дорожек которой лежит в диапазоне 10 нм-50 мкм, средняя толщина указанных дорожек в диапазоне 10 нм-10 мкм; средняя величина ячеек сетки в диапазоне 100 нм-10 мм, который имеет в своем составе, по меньшей мере, один слой, выполненный как минимум из одного металлического или неметаллического проводящего материала или комбинации данных материалов;a. on the first substrate there is a carrier layer made in the form of a percolated mesh, the average track width of which lies in the range of 10 nm-50 μm, the average thickness of these tracks in the range of 10 nm-10 μm; the average size of the mesh cells in the range of 100 nm-10 mm, which includes at least one layer made of at least one metallic or non-metallic conductive material or a combination of these materials;
b. формируют на несущем слое, по меньшей мере, один отсоединяемый проводящий слой при помощи гальванического осаждения или электрофореза, В частности, диэлектрофореза или каталитического или термического осаждения из жидкой или газовой фазы;b. at least one detachable conductive layer is formed on the carrier layer by electroplating or electrophoresis, in particular dielectrophoresis or catalytic or thermal deposition from a liquid or gas phase;
c. соединяют вторую подложку с, по меньшей мере, одной областью отсоединяемого проводящего слоя, расположенного на несущем слое первой подложки;c. connecting the second substrate with at least one region of a detachable conductive layer located on the carrier layer of the first substrate;
d. отделяют вторую подложку, причем, по меньшей мере, часть отсоединяемого проводящего слоя отделяется от несущего слоя и остается на второй подложке в виде, по меньшей мере, части проводящей сетки.d. a second substrate is separated, at least a portion of the detachable conductive layer is separated from the carrier layer and remains on the second substrate in the form of at least a portion of the conductive network.
В частности, для реализации описанного способа на поверхности несущего слоя создают дополнительный проводящий или диэлектрический слой, обеспечивающий снижение адгезии к отсоединяемому слою.In particular, to implement the described method, an additional conductive or dielectric layer is created on the surface of the carrier layer, which reduces adhesion to the detachable layer.
В частности, для реализации описанного способа на несущем слое формируют, по меньшей мере, один отсоединяемый проводящий слой посредством реакции серебряного или медного зеркала с нагревом несущего слоя протекающим через него электрическим током или посредством нагрева несущего слоя внешним источником тепла.In particular, to implement the described method, at least one detachable conductive layer is formed on the carrier layer by the reaction of a silver or copper mirror with heating of the carrier layer by electric current flowing through it or by heating of the carrier layer by an external heat source.
В частности, для реализации описанного способа на несущем слое формируют, по меньшей мере, один отсоединяемый проводящий слой посредством приложения к несущему слою электрического потенциала и гальванического осаждения металла из содержащего катионы осаждаемого металла электролита.In particular, to implement the described method, at least one detachable conductive layer is formed on the carrier layer by applying an electric potential to the carrier layer and electroplating the metal from the cation-deposited metal electrolyte.
В частности, для реализации описанного способа на несущем слое формируют, по меньшей мере, один отсоединяемый проводящий слой посредством приложения к несущему слою переменного электрического потенциала и последующего диэлектрофореза нанопроволок из содержащего нанопроволоки коллоидного раствора.In particular, to implement the described method, at least one detachable conductive layer is formed on the carrier layer by applying to the carrier layer an alternating electric potential and subsequent dielectrophoresis of the nanowires from the nanowire containing a colloidal solution.
В частности, для реализации описанного способа после диэлектрофореза нанопроволок из содержащего нанопроволоки коллоидного раствора осуществляют гальваническое осаждение металла из содержащего катионы осаждаемого металла электролита.In particular, to implement the described method, after dielectrophoresis of nanowires from a colloidal solution containing nanowires, galvanic metal deposition is carried out from the cation containing the deposited metal electrolyte.
В частности, для реализации описанного способа на несущем слое формируют, по меньшей мере, один отсоединяемый проводящий слой посредством синтеза графена, и/или углеродных нанотрубок, и/или графита в рамках реакции химического осаждения из газовой фазы, при этом, по меньшей мере, часть несущего слоя выполнена из материла, являющегося катализатором для синтеза графена, и/или углеродных нанотрубок, и/или графита методом химического осаждения из газовой фазы.In particular, to implement the described method, at least one detachable conductive layer is formed on the carrier layer by synthesis of graphene and / or carbon nanotubes and / or graphite as part of a chemical vapor deposition reaction, at least part of the carrier layer is made of a material that is a catalyst for the synthesis of graphene and / or carbon nanotubes and / or graphite by chemical vapor deposition.
В частности, для реализации описанного способа при соединении второй подложки с, по меньшей мере, одной областью отсоединяемого проводящего слоя, расположенного на первой подложке, осуществляют нагрев несущего слоя посредством протекающего через него электрического тока.In particular, to implement the described method, when connecting the second substrate with at least one region of a detachable conductive layer located on the first substrate, the carrier layer is heated by an electric current flowing through it.
В частности, для реализации описанного способа после отделения второй подложки от первой подложки указанную, по меньшей мере, часть сетки обрабатывают посредством гальванического осаждения или травления, электрофореза, В частности, диэлектрофореза, каталитического или термического осаждения из жидкой или газовой фазы, жидкостного или газофазного травления.In particular, to implement the described method, after separating the second substrate from the first substrate, said at least a part of the network is treated by electroplating or etching, electrophoresis, in particular dielectrophoresis, catalytic or thermal deposition from a liquid or gas phase, liquid or gas-phase etching .
В частности, для реализации описанного способа на несущем слое формируют, по меньшей мере, один отсоединяемый проводящий слой посредством приложения к несущему слою переменного электрического потенциала и последующего диэлектрофореза нанопроволок из содержащего нанопроволоки коллоидного раствора, а в качестве дополнительной обработки используют гальваническое осаждение металла.In particular, to implement the described method, at least one detachable conductive layer is formed on the carrier layer by applying a variable electric potential to the carrier layer and subsequent dielectrophoresis of the nanowires from the nanowire containing colloidal solution, and galvanic metal deposition is used as an additional treatment.
В частности, для реализации описанного способа в качестве нанопроволок используют углеродные нанотрубки и/или серебряные наностержни.In particular, to implement the described method, carbon nanotubes and / or silver nanorods are used as nanowires.
В частности, для реализации описанного способа в качестве второй подложки используют диэлектрическую подложку, которая содержит на своей поверхности слой проводящих наночастиц или нанопроволок.In particular, to implement the described method, a dielectric substrate is used as the second substrate, which contains on its surface a layer of conductive nanoparticles or nanowires.
В частности, для реализации описанного способа в качестве второй подложки используют диэлектрическую подложку, на которой формируют слой наночастиц или нанопроволок после разделения второй подложки с первой подложкой поверх, по меньшей мере, части проводящей сетки, перенесенной на вторую подложку.In particular, to implement the described method, a dielectric substrate is used as the second substrate, on which a layer of nanoparticles or nanowires is formed after separation of the second substrate with the first substrate over at least a part of the conductive network transferred to the second substrate.
В частности, для реализации описанного способа в качестве нанопроволок используют углеродные нанотрубки и/или серебряные наностержни.In particular, to implement the described method, carbon nanotubes and / or silver nanorods are used as nanowires.
В частности, для реализации описанного способа после отделения второй подложки от первой подложки указанную, по меньшей мере, часть сетки механически снимают с указанной второй подложки с образованием свободной от подложки проводящей сетки.In particular, to implement the described method, after separating the second substrate from the first substrate, said at least part of the mesh is mechanically removed from said second substrate to form a conductive mesh free of the substrate.
Для реализации описанного выше способа используется следующая структура.To implement the above method, the following structure is used.
Структура для формирования микро- и наноструктурированных проводящих покрытий, представляющая собой подложку, на которой в форме перколированной сетки, средняя ширина дорожек которой лежит в диапазоне 10 нм-50 мкм, средняя толщина указанных дорожек в диапазоне 10 нм-10 мкм; средняя величина ячеек сетки в диапазоне 100 нм-10 мм, расположен несущий слой, состоящий, по меньшей мере, из одного слоя, выполненного, по меньшей мере, из одного металлического или неметаллического проводящего материала или комбинации данных материалов, на указанном несущем слое расположен, по меньшей мере, один отсоединяемый слой.A structure for the formation of micro- and nanostructured conductive coatings, which is a substrate on which is in the form of a percolated network, the average width of the tracks of which lies in the range of 10 nm-50 μm, the average thickness of these tracks in the range of 10 nm-10 μm; the average size of the mesh cells in the range of 100 nm-10 mm, a carrier layer is located, consisting of at least one layer made of at least one metallic or non-metallic conductive material or a combination of these materials, located on the specified carrier layer, at least one detachable layer.
Частная реализация описанной структуры отличается тем, что отсоединяемый слой выполнен из проводящего материала посредством гальванического осаждения или электрофореза, В частности, диэлектрофореза, или каталитического или термического осаждения из жидкой или газовой фазы.A particular implementation of the described structure is characterized in that the detachable layer is made of a conductive material by electroplating or electrophoresis, in particular dielectrophoresis, or catalytic or thermal deposition from a liquid or gas phase.
Частная реализация описанной структуры отличается тем, что на поверхности несущего слоя дополнительно сформирован проводящий или диэлектрический слой, обеспечивающий снижение адгезии к отсоединяемому слою.A particular implementation of the described structure is characterized in that a conductive or dielectric layer is additionally formed on the surface of the carrier layer, which provides a decrease in adhesion to the detachable layer.
Частная реализация описанной структуры отличается тем, что на несущем слое сформирован, по меньшей мере, один отсоединяемый проводящий слой нанопроволок.A particular implementation of the described structure is characterized in that at least one detachable conductive layer of nanowires is formed on the carrier layer.
Частная реализация описанной структуры отличается тем, что в качестве нанопроволок использованы углеродные нанотрубки и/или серебряные наностержни.A particular implementation of the described structure is characterized in that carbon nanotubes and / or silver nanorods are used as nanowires.
Частная реализация описанной структуры отличается тем, что на несущем слое сформирован, по меньшей мере, один отсоединяемый проводящий слой из графена, и/или углеродных нанотрубок, и/или графита, при этом, по меньшей мере, часть несущего слоя выполнена из материла, являющегося катализатором для синтеза графена, и/или углеродных нанотрубок, и/или графита.A particular implementation of the described structure is characterized in that at least one detachable conductive layer of graphene and / or carbon nanotubes and / or graphite is formed on the carrier layer, while at least part of the carrier layer is made of a material which is a catalyst for the synthesis of graphene and / or carbon nanotubes and / or graphite.
Частная реализация описанной структуры отличается тем, что на несущем слое сформирован, по меньшей мере, один отсоединяемый проводящий слой из металла.A particular implementation of the described structure is characterized in that at least one detachable conductive layer of metal is formed on the carrier layer.
Частная реализация описанной структуры отличается тем, что отсоединяемый слой выполнен посредством гальванического или термического осаждения.Particular implementation of the described structure is characterized in that the detachable layer is made by galvanic or thermal deposition.
Сущность предложенной группы изобретений поясняется чертежами, где на фиг.1 показано схематическое изображение несущей структуры (вид сбоку и вид сверху). На фиг.2 показано схематическое изображение несущей структуры после операции формирования на несущем слое отсоединяемого слоя (вид сбоку и вид сверху). На фиг.3 показано схематическое изображение несущей структуры, механически соединенной с обрабатываемой подложкой (вид сбоку). На фиг.4 показана обрабатываемая подложка с перенесенным на нее отсоединяемым слоем.The essence of the proposed group of inventions is illustrated by drawings, where figure 1 shows a schematic illustration of a supporting structure (side view and top view). Figure 2 shows a schematic illustration of the supporting structure after the operation of forming a detachable layer on the supporting layer (side view and top view). Figure 3 shows a schematic illustration of a supporting structure mechanically connected to the processed substrate (side view). Figure 4 shows the processed substrate with transferred detachable layer on it.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается благодаря использованию в технических решениях следующих признаков.The problem is solved, and the technical result is achieved through the use of the following features in technical solutions.
Признак «в форме перколированной сетки, средняя ширина дорожек которой лежит в диапазоне 10 нм-50 мкм, средняя толщина дорожек в диапазоне 10 нм-10 мкм; средняя величина ячеек сетки в диапазоне 100 нм-10 мм» - обеспечивает выполнение сформированной проводящей структурой функции прозрачного проводящего покрытия (под прозрачностью покрытия понимается, как минимум, частичная его прозрачность в оптическом диапазоне или в других диапазонах спектра).The sign "in the form of a percolated mesh, the average width of the tracks of which lies in the range of 10 nm-50 microns, the average thickness of the tracks in the range of 10 nm-10 microns; the average size of the grid cells in the range of 100 nm-10 mm ”- ensures the function of a transparent conductive coating formed by the conductive structure (coating transparency means at least its partial transparency in the optical range or in other spectral ranges).
Признак «посредством гальванического осаждения, электрофореза, в частности, диэлектрофореза, каталитического или термического осаждения из жидкой или газовой фазы» обеспечивает формирование отсоединяемого слоя из широкого спектра материалов. В частности, через механизм диэлектрофореза управляемому осаждению на дорожки несущего слоя могут быть подвергнуты любые электрически нейтральные микро- и нанообъекты, обладающие свойством электрической поляризуемости. К ним относятся, в частности, проводящие наночастицы всех типов и нанопроволоки (например, углеродные нанотрубки или серебряные наностержни; в целом под нанопроволоками здесь понимаются проводящие объекты, имеющие аспектное соотношение не менее 10). Указанный элемент технического результата имеет существенное значение, в частности, для приложения в области оптически прозрачных проводящих покрытий. В указанной области существенное значение может иметь фактор цвета формируемой проводящей сетки. Степень прозрачности проводящей сетки определяется ее геометрией (в первую очередь, шириной и толщиной дорожек и периодом ячеек), в то время как цветовое окрашивание пропускаемого света определяется в основном материалом, из которого выполнены дорожки сетки. В ряде практических приложений может существовать требование нейтральности цвета прозрачного покрытия. Поскольку металлическая сетка, выполненная из меди, имеет красный оттенок, то на практике может быть актуальна задача замены меди на серебро, алюминий, никель или другой металл с нейтральным цветом. Аналогичное требование по замене меди может быть обусловлено требованием химической стабильности проводящей сетки, в том числе при ее нагреве проходящим через дорожки сетки электрическим током (пример применения прозрачного покрытия в составе электрообогреваемого стекла). В качестве другого примера актуальности рассматриваемого элемента технического результата можно привести проблему обеспечения эластичности формируемых проводящих сеток. The sign “by means of galvanic deposition, electrophoresis, in particular dielectrophoresis, catalytic or thermal deposition from the liquid or gas phase” ensures the formation of a detachable layer from a wide range of materials. In particular, through the dielectrophoresis mechanism, any electrically neutral micro- and nano-objects possessing the property of electric polarizability can be subjected to controlled deposition on the tracks of the carrier layer. These include, in particular, conductive nanoparticles of all types and nanowires (for example, carbon nanotubes or silver nanorods; in general, nanowires here mean conductive objects having an aspect ratio of at least 10). The specified element of the technical result is essential, in particular, for applications in the field of optically transparent conductive coatings. In this region, the color factor of the formed conductive mesh can be of significant importance. The degree of transparency of the conductive grid is determined by its geometry (first of all, the width and thickness of the tracks and the period of the cells), while the color coloring of the transmitted light is determined mainly by the material from which the mesh tracks are made. In a number of practical applications, a color neutrality requirement for a transparent coating may exist. Since the metal mesh made of copper has a red tint, in practice the task of replacing copper with silver, aluminum, nickel or another metal with a neutral color may be relevant. A similar requirement for the replacement of copper may be due to the requirement of chemical stability of the conductive grid, including when it is heated by electric current passing through the grid paths (an example of the use of a transparent coating in the composition of electrically heated glass). As another example of the relevance of the considered element of the technical result, we can cite the problem of ensuring the elasticity of the formed conductive grids.
Практически важной задачей является формирование проводящей сетки, в частности прозрачного проводящего покрытия, на поверхности различных полимерных материалов. В общем случае полимерная подложка помимо механической гибкости может обладать также свойством эластичности (способность к изменению линейных размеров). Проводящие сетки, дорожки которых выполненные из меди или другого металла, в общем случае способны обеспечить гибкость и изгибаться вместе с подложкой без существенных необратимых изменений в проводимости, однако даже при временном растяжении подложки происходит разрыв дорожек сетки с необратимой потерей проводимости сетки. Выходом, предлагаемым в настоящем изобретении, является замена сплошного материала дорожки на материал, выполненный из случайным образом спутанных проводящих нанопроволок (или содержащий данные нанопроволоки), например углеродных нанотрубок. При растяжении материала подложки перколяция спутанных нанопроволок, составляющих дорожку, сохраняется, и дорожки сетки сохраняет свою проводимость в широких пределах растяжения или сжатия материала подложки.A practically important task is the formation of a conductive network, in particular a transparent conductive coating, on the surface of various polymeric materials. In the general case, a polymer substrate, in addition to mechanical flexibility, can also have the property of elasticity (the ability to change linear dimensions). Conductive grids, the tracks of which are made of copper or another metal, are generally able to provide flexibility and bend together with the substrate without significant irreversible changes in conductivity, however, even with temporary stretching of the substrate, the mesh tracks break with an irreversible loss of mesh conductivity. The solution of the present invention is to replace the continuous track material with a material made of randomly tangled conductive nanowires (or containing nanowire data), for example, carbon nanotubes. When the substrate material is stretched, the percolation of the entangled nanowires constituting the track is maintained, and the mesh tracks retain their conductivity over a wide range of tension or compression of the substrate material.
Для достижения указанного технического результата необходим рассматриваемый признак изобретения. Примером формирования отсоединяемого слоя из металла без применения гальванического процесса является предлагаемое в изобретении осаждение серебра из жидкой фазы по реакции серебряного зеркала при контакте жидкого прекурсора серебра с нагретой поверхностью металлических дорожек сетки, где указанный нагрев осуществляется проходящим через сетку электрическим током, что обеспечивает осаждение серебра исключительно на поверхность дорожек. Данный подход имеет существенное практическое значение как в связи со свойствами серебра в качестве проводящих дорожек, так и с технологичностью рассматриваемой операции (в частности, обеспечивается низкая адгезия сформированного данным способом отсоединяемого слоя с несущим слоем, что облегчает переход отсоединяемого слоя на подложку носитель) и минимизацией расхода серебряного прекурсора, т.к. серебро осаждается избирательно на дорожки несущего слоя. Кроме того, в данном случае обеспечивается отказ от наночастиц серебра (рыночная стоимость составляет около 4 тыс. долл./кг), которые, как правило, используются для осаждения проводящих дорожек из жидкой фазы (WO 2012170684 A1 от 13 декабря 2012, МПК B05D 5/12), в пользу солей серебра, составляющих прекурсор для реакции серебряного зеркала. Это позволяет снизить затраты более чем на порядок.To achieve the specified technical result, the considered feature of the invention is necessary. An example of the formation of a detachable layer of metal without the use of a galvanic process is the deposition of silver from the liquid phase according to the invention by the reaction of a silver mirror upon contact of a liquid silver precursor with a heated surface of the metal tracks of the grid, where this heating is carried out by passing electric current through the grid, which ensures silver deposition exclusively to the surface of the tracks. This approach is of significant practical importance both in connection with the properties of silver as conducting paths and with the manufacturability of the operation in question (in particular, low adhesion of the detachable layer formed by this method to the carrier layer is ensured, which facilitates the transition of the detachable layer to the carrier substrate) and minimization silver precursor consumption silver is selectively deposited on the tracks of the carrier layer. In addition, in this case, silver nanoparticles are eliminated (market value is about 4 thousand dollars / kg), which are usually used to deposit conductive paths from the liquid phase (WO 2012170684 A1 of December 13, 2012, IPC B05D 5 / 12), in favor of the silver salts constituting the precursor for the reaction of the silver mirror. This allows you to reduce costs by more than an order of magnitude.
Также указанный способ формирования отсоединяемого слоя решает общую задачу снижения адгезии отсоединяемого слоя к несущему слою для широкого спектра материалов несущего слоя. Для этого подбирается соответствующая пара материалов отсоединяемого слоя и несущего слоя и/или способ нанесения отсоединяемого слоя. В определенных частных случаях способа нанесения отсоединяемого слоя и/или материала отсоединяемого слоя в качестве несущего слоя может быть выбран любой материал, и условие низкой адгезии при этом будет выполнено. Примером является выполнение отсоединяемого слоя из углеродных нанотрубок, осажденных методом диэлектрофореза, или из серебра, осажденного посредством реакции серебряного зеркала, или меди, осажденной посредством реакции медного зеркала. Указанные варианты обеспечивают достаточно низкую адгезию отсоединяемого слоя к несущему слою независимо от материала последнего.Also, the specified method of forming a detachable layer solves the general problem of reducing the adhesion of the detachable layer to the carrier layer for a wide range of materials of the carrier layer. For this, an appropriate pair of materials of the detachable layer and the carrier layer is selected and / or a method of applying the detachable layer. In certain special cases of the method of applying the detachable layer and / or the material of the detachable layer, any material can be selected as the carrier layer, and the condition of low adhesion will be fulfilled. An example is the implementation of a detachable layer of carbon nanotubes deposited by dielectrophoresis, or of silver deposited by the reaction of a silver mirror, or copper deposited by the reaction of a copper mirror. These options provide a sufficiently low adhesion of the detachable layer to the carrier layer, regardless of the material of the latter.
Признак «расположен несущий слой, выполненный из металлического или неметаллического проводящего материала или комбинации данных материалов», обеспечивает следующий элемент технического результата. Для случая прозрачных проводящих покрытий указанные сетчатые структуры должны быть выполнены в микромасштабе, и вопрос метода их формирования не является тривиальным. Указанные методы могут варьироваться от стандартной фотолитографии до ближнепольной роликовой фотолитографии и методов самоорганизации. Для каждого метода существует свой ряд предпочтительных материалов формируемой сетчатой структуры, поэтому расширение спектра материалов несущего слоя является существенным техническим результатом, обеспечивающим расширение применимости и технологичности рассматриваемого способа формирования сетчатых микроструктур, в частности прозрачных проводящих покрытий. При этом задача обеспечения низкой адгезии отсоединяемого слоя к несущему слою в общем случае решается не за счет ограничения вариантов материала указанного несущего слоя, а за счет описанного выше расширения спектра материалов и методов формирования отсоединяемого слоя. Указанное расширение спектра допустимых материалов несущего слоя целесообразно также с точки зрения обеспечения возможности изготовления проводящей сетки, дорожки которой выполняют функцию несущего слоя, посредством самого заявляемого в настоящем изобретении метода. То есть перенесенная на обрабатываемую подложку проводящая сетка, дорожки которой сформированы отсоединяемым слоем, на последующих операциях сама может выступать в качестве сетки, дорожки которой используются уже в качестве несущего слоя, на которых формируется следующий отсоединяемый слой. Это позволят существенно снизить общие затраты ресурсов на формирование рассматриваемых структур, поскольку средства изготовления структур и сами структуры изготавливаются в рамках одного способа, и изготавливаемые структуры могут служить средством изготовления новых структур.The sign "the carrier layer is made of a metallic or non-metallic conductive material or a combination of these materials", provides the following element of the technical result. In the case of transparent conductive coatings, these mesh structures must be micro-scaled, and the question of the method of their formation is not trivial. These methods can vary from standard photolithography to near-field roller photolithography and self-organization methods. For each method, there is a number of preferred materials of the formed mesh structure, therefore, the expansion of the spectrum of the materials of the carrier layer is a significant technical result, providing an extension of the applicability and manufacturability of the considered method of forming mesh microstructures, in particular transparent conductive coatings. In this case, the task of ensuring low adhesion of the detachable layer to the carrier layer is generally solved not by limiting the material options of the specified carrier layer, but by expanding the spectrum of materials and methods of forming the detachable layer described above. The specified expansion of the range of permissible materials of the carrier layer is also advisable from the point of view of providing the possibility of manufacturing a conductive mesh, the tracks of which serve as the carrier layer, using the method claimed in the present invention. That is, a conductive grid transferred onto the substrate to be processed, the tracks of which are formed by a detachable layer, in subsequent operations it can itself act as a grid, the tracks of which are already used as a carrier layer, on which the next detachable layer is formed. This will significantly reduce the total cost of resources for the formation of the structures under consideration, since the means for manufacturing structures and the structures themselves are made within the same method, and the fabricated structures can serve as a means of manufacturing new structures.
Ниже приведено детализированное описание заявляемых решений.The following is a detailed description of the claimed solutions.
В настоящей группе изобретений предлагаются способ формирования проводящей микро- и наноструктуры сетчатой геометрии и структура для реализации данного способа, обеспечивающие высокие технические параметры при низких затратах ресурсов. В основе способа лежит использование структуры (далее - несущая структура), имеющей на своей поверхности несущий слой сетчатой геометрии. Дорожки данного несущего слоя являются проводящими (в частности, металлическими). Это позволяет задавать определенное пространственное распределение электрического, и/или теплового, и/или каталитического поля, что обеспечивает:The present group of inventions proposes a method for forming a conductive micro- and nanostructure of mesh geometry and a structure for implementing this method, providing high technical parameters at low cost of resources. The method is based on the use of a structure (hereinafter referred to as the supporting structure) having on its surface a supporting layer of mesh geometry. The tracks of this carrier layer are conductive (in particular, metal). This allows you to set a specific spatial distribution of the electric, and / or thermal, and / or catalytic field, which provides:
- низкозатратное формирование отсоединяемого проводящего слоя на несущем слое;- low-cost formation of a detachable conductive layer on the carrier layer;
- указанный отсоединяемый слой имеет сетчатую форму;- the specified detachable layer has a mesh shape;
- получает решение ряд проблем, связанных с перенесением указанного отсоединяемого слоя на обрабатываемую поверхность.- gets a solution to a number of problems associated with the transfer of the specified detachable layer on the treated surface.
В случае когда к проводящим дорожкам несущего слоя приложен определенный электрический потенциал, они становятся источником электрического поля, пространственная конфигурация которого соответствует геометрии данных проводящих дрожек. При этом при экспонировании несущего слоя раствором, содержащим катионы металлов, или коллоидным раствором, содержащим заряженные или нейтральные коллоидные частицы, будет обеспечиваться направленный массоперенос из раствора/коллоида на проводящие дорожки несущего слоя. Указанным образом на дорожках несущего слоя будет образовываться дополнительный проводящий слой (отсоединяемый слой), который далее может быть отсоединен от несущего слоя и передан обрабатываемой подложке. Следует отметить, что в общем случае при извлечении несущего слоя из указанного раствора на геометрию сформированного отсоединяемого слоя может определенным образом повлиять капиллярная сила. Например, в случае формирования отсоединяемого слоя из коллоидных частиц (в частности, нанопроволок) плотность упаковки последних может дополнительно увеличиваться посредством действия сил поверхностного натяжения. Таким образом, геометрия отсоединяемого слоя в общем случае может определяться как геометрией несущего слоя и режимом осаждения материала отсоединяемого слоя, так и фактором действия капиллярных сил.In the case when a certain electric potential is applied to the conductive paths of the carrier layer, they become a source of electric field, the spatial configuration of which corresponds to the geometry of the data of the conductive yeast. In this case, when the carrier layer is exposed by a solution containing metal cations or a colloidal solution containing charged or neutral colloidal particles, directional mass transfer from the solution / colloid to the conductive tracks of the carrier layer will be provided. In this way, an additional conductive layer (detachable layer) will be formed on the tracks of the carrier layer (detachable layer), which can then be disconnected from the carrier layer and transferred to the processed substrate. It should be noted that in the general case, when the carrier layer is removed from the specified solution, the capillary force can influence the geometry of the formed detachable layer in a certain way. For example, in the case of the formation of a detachable layer of colloidal particles (in particular, nanowires), the packing density of the latter can be further increased by the action of surface tension forces. Thus, the geometry of the detachable layer in the general case can be determined both by the geometry of the carrier layer and the deposition mode of the material of the detachable layer, and by the action of capillary forces.
В случае когда к проводящим дорожкам несущего слоя приложен определенный электрический ток, они становятся источником теплового поля, пространственная конфигурация которого соответствует геометрии данных проводящих дрожек. При этом при экспонировании несущего слоя определенным металлсодержащим прекурсором (например, раствором солей серебра; в общем случае прекурсор может находиться также в газовой фазе) происходит реакция термического восстановления металла на поверхности дорожек несущего слоя. Формируемый таким образом отсоединяемый слой далее может быть отсоединен от несущего слоя и передан обрабатываемой подложке.In the case when a certain electric current is applied to the conductive paths of the carrier layer, they become a source of thermal field, the spatial configuration of which corresponds to the geometry of the data of the conductive yeast. In this case, when a carrier layer is exposed to a specific metal-containing precursor (for example, a solution of silver salts; in the general case, the precursor can also be in the gas phase), the metal is thermally reduced on the surface of the tracks of the carrier layer. The detachable layer thus formed can then be detached from the carrier layer and transferred to the substrate to be treated.
Аналогичным образом поверхность дорожек несущего слоя может обеспечивать синтез проводящего отсоединяемого слоя из прекурсора (жидкофазного или газофазного) по каталитическому механизму. Например, в случае выполнения дорожек несущего слоя из металлов, каталитически активных в реакции синтеза sp2-аллотропной формы углерода (углеродные нанотрубки, графен, графит; к указанным металлам относятся, например, никель, кобальт, железо и др.) образование проводящего отсоединяемого слоя может быть выполнено из проводящих форм углерода в рамках реакции химического осаждения из газовой фазы. То есть в случае каталитической активности материала дорожек несущего слоя, они обеспечивают каталитическое поле, пространственная конфигурация которого соответствует геометрии данных проводящих дрожек, что обеспечивает каталитический синтез отсоединяемого проводящего слоя, имеющего аналогичную сетчатую геометрию.Similarly, the surface of the tracks of the carrier layer can provide a synthesis of a conductive detachable layer from a precursor (liquid phase or gas phase) by a catalytic mechanism. For example, if tracks of the carrier layer are made of metals that are catalytically active in the synthesis reaction of the sp2 allotropic form of carbon (carbon nanotubes, graphene, graphite; these metals include, for example, nickel, cobalt, iron, etc.), the formation of a conductive detachable layer be made of conductive forms of carbon as part of a chemical vapor deposition reaction. That is, in the case of the catalytic activity of the material of the tracks of the carrier layer, they provide a catalytic field, the spatial configuration of which corresponds to the geometry of the data of the conductive yeast, which provides a catalytic synthesis of a detachable conductive layer having a similar mesh geometry.
В общем случае в реальной системе все три вида механизмов формирования проводящего отсоединяемого слоя на несущем слое могут в том или ином виде комбинироваться.In the general case, in a real system, all three types of mechanisms for forming a conductive detachable layer on a carrier layer can be combined in one form or another.
Для переноса сформированного сетчатого отсоединяемого слоя на обрабатываемую подложку (в формуле изобретения указанная обрабатываемая подложка обозначена как «вторая подложка») производится введение указанной обрабатываемой подложки в механический контакт с несущей структурой (в формуле изобретения подложка, которая входит в состав несущей структуры и на поверхности которой расположен несущий слой, обозначена как «первая подложка»). В случае если адгезия отсоединяемого слоя к несущему слою меньше, чем адгезия отсоединяемого слоя к обрабатываемой подложке, отсоединяемый слой переходит на обрабатываемую подложку и обеспечивает формирование на ее поверхности сетчатой проводящей структуры. Для того чтобы отсоединяемый слой полностью перешел на обрабатываемую подложку и имел минимум дефектов (в частности, разрывов дорожек) важно, чтобы указанная разница адгезии была как можно большей. To transfer the formed mesh detachable layer onto the substrate to be treated (in the claims, the substrate to be treated is designated as the “second substrate”), the specified substrate to be processed is brought into mechanical contact with the supporting structure (in the claims, the substrate is a component of the supporting structure and on the surface of which the carrier layer is located, designated as “first substrate”). If the adhesion of the detachable layer to the carrier layer is less than the adhesion of the detachable layer to the substrate to be treated, the detachable layer passes to the substrate to be processed and ensures the formation of a mesh conductive structure on its surface. In order for the detachable layer to completely transfer to the substrate being treated and to have a minimum of defects (in particular, track breaks), it is important that the indicated adhesion difference is as large as possible.
В настоящем изобретении обеспечиваются 3 механизма, которые позволяют задать достаточно большую разницу адгезии. Первый механизм заключается в выборе материала и способа формирования отсоединяемого слоя. Такие способы формирования отсоединяемого слоя как осаждение серебра или меди по реакции серебряного или медного зеркала, осаждение проводящих наностерженей/наночастиц (например, углеродных нанотрубок) методом диэлектрофореза, обеспечивают заведомо низкую адгезию отсоединяемого слоя к несущему слою. За повышение адгезии отсоединяемого слоя к обрабатываемой подложке отвечает второй механизм, связанный с частичным внедрением отсоединяемого слоя в материал обрабатываемой подложки. С этой целью, в частном случае реализации изобретения, через проводящие дорожки несущего слоя пропускается электрический ток, что вызывает нагрев указанных дорожек и расположенного на нем отсоединяемого слоя. При достижении температурой отсоединяемого слоя температуры размягчения обрабатываемой подложки (выполненной, например, из щелочного стекла, полимера или другого размягчаемого материла), отсоединяемый слой локально входит в материал обрабатываемой подложки (пластическая деформация материала обрабатываемой подложки в области контакта с дорожками отсоединяемого слоя). Далее электрический ток выключается, материал обрабатываемой подложки охлаждается и затвердевает, обеспечивая высокую адгезию к внедренному отсоединяемому слою. После механического разъема несущей структуры и обрабатываемой подложки отсоединяемый слой переходит к последней, в то время как несущая структура может быть использована повторно. В общем случае вместо нагрева дорожек несущего слоя электрическим током может использоваться нагрев всей несущей структуры и/или обрабатываемой подложки посредством внешнего источника тепла. Однако с этим связаны дополнительные ограничения, такие как разрыв дорожек отсоединяемого слоя в силу планарного течения материала обрабатываемой подложки, вызываемого давлением несущей структуры, а также повышенный расход энергии и лишняя тепловая нагрузка на все элементы системы, что не всегда допустимо (например, нагрев обрабатываемой подложки целиком может приводить к ее помутнению или искажению ее геометрии). При описанном выше нагреве только дорожек несущего слоя проходящим через них электрическим током обеспечивается локализация на микроуровне теплового и пластического воздействия на обрабатываемую подложку. Кроме указанных выше преимуществ, это позволяет, в частности, использовать обрабатываемые подложки с более высокой температурой размягчения. Следует отметить, что для ряда методов формирования отсоединяемого слоя, используемых в настоящем изобретении, указанный слой имеет развитую (в частности, пористую) поверхность. Это характерно для методов гальванического осаждения металлов, осаждения по реакции серебряного и медного зеркал, осаждения слоя углеродных нанотрубок методом диэлектрофореза и др. При внедрении разогретого отсоединяемого слоя в обрабатываемую подложку размягченный материал данной подложки может входить в поры и неровности на поверхности отсоединяемого слоя, что после охлаждения системы приводит к дополнительному улучшению адгезии отсоединяемого слоя к обрабатываемой подложке. Необходимо отметить, что описанный механизм частичного внедрения отсоединяемого слоя в обрабатываемую подложку обеспечивает также повышение такого важного эксплуатационного качества как механическая стабильность и износостойкость формируемого покрытия. The present invention provides 3 mechanisms that allow you to set a sufficiently large difference in adhesion. The first mechanism is the choice of material and method of forming a detachable layer. Such methods of forming a detachable layer as the deposition of silver or copper by the reaction of a silver or copper mirror, the deposition of conductive nanorods / nanoparticles (for example, carbon nanotubes) by dielectrophoresis, provide a deliberately low adhesion of the detachable layer to the carrier layer. The second mechanism associated with the partial incorporation of the detachable layer into the material of the processed substrate is responsible for increasing the adhesion of the detachable layer to the substrate being treated. To this end, in the particular case of the invention, an electric current is passed through the conductive tracks of the carrier layer, which causes heating of these tracks and the detachable layer located on it. When the temperature of the detachable layer reaches the softening temperature of the processed substrate (made, for example, from alkaline glass, polymer or other softened material), the detachable layer locally enters the material of the processed substrate (plastic deformation of the material of the processed substrate in the contact area with the tracks of the detachable layer). Next, the electric current is turned off, the material of the processed substrate is cooled and solidified, providing high adhesion to the embedded detachable layer. After mechanical connection of the supporting structure and the processed substrate, the detachable layer goes to the latter, while the supporting structure can be reused. In the general case, instead of heating the tracks of the carrier layer with electric current, heating of the entire carrier structure and / or the processed substrate by an external heat source can be used. However, additional restrictions are associated with this, such as the gap in the tracks of the detachable layer due to the planar flow of the material of the processed substrate, caused by the pressure of the supporting structure, as well as increased energy consumption and excessive heat load on all elements of the system, which is not always acceptable (for example, heating the processed substrate may lead to its turbidity or distortion of its geometry). With the heating of only the tracks of the carrier layer described above, the electric current passing through them ensures localization at the micro level of the thermal and plastic effects on the substrate being treated. In addition to the above advantages, this allows, in particular, the use of processed substrates with a higher softening temperature. It should be noted that for a number of detachable layer formation methods used in the present invention, said layer has a developed (in particular, porous) surface. This is typical for the methods of galvanic deposition of metals, deposition by reaction of silver and copper mirrors, deposition of a layer of carbon nanotubes by dielectrophoresis, etc. When a heated detachable layer is introduced into the processed substrate, the softened material of this substrate can enter into pores and irregularities on the surface of the detachable layer, which after cooling of the system leads to an additional improvement in the adhesion of the detachable layer to the substrate to be treated. It should be noted that the described mechanism for the partial introduction of a detachable layer into the processed substrate also provides an increase in such important operational quality as the mechanical stability and wear resistance of the formed coating.
Третий механизм увеличения разницы адгезии основан на формировании на поверхности несущего слоя дополнительного проводящего или диэлектрического слоя, функция которого заключается в снижении адгезии к формируемому на несущем слое отсоединяемому слою. Примером может служить формирование слоя аморфного углерода на поверхности несущего слоя или оксидирование данной поверхности в случае, если несущий слой выполнен из металла, допускающего формирование тонкого слоя плотного оксида (например, из алюминия).The third mechanism for increasing the adhesion difference is based on the formation of an additional conductive or dielectric layer on the surface of the carrier layer, the function of which is to reduce adhesion to the detachable layer formed on the carrier layer. An example is the formation of an amorphous carbon layer on the surface of a carrier layer or the oxidation of a given surface if the carrier layer is made of metal that allows the formation of a thin layer of dense oxide (for example, aluminum).
В общем случае перенесенная на обрабатываемую подложку сетчатая проводящая структура может быть подвергнута дальнейшей обработке посредством гальванического осаждения/травления, электрофореза, в частност, диэлектрофореза, каталитического или термического осаждения из жидкой или газовой фазы, жидкостного или газофазного травления с целью изменения параметров структуры. Например, с целью увеличения проводимости сформированной сетчатой структуры она может быть подключена к определенному электрическому потенциалу и экспонирована электролитом, содержащим катионы металлов, с обеспечением гальванического переноса на указанную сетчатую структуру дополнительного металла из электролита. Увеличение сечения дорожек приводит к росту проводимости сетки. Или, с целью увеличения оптической прозрачности сетчатой структуры, в аналогичной системе электрический потенциал может быть задан таким образом, чтобы осуществлялся обратный процесс - перенос материала сетки в электролит. Уменьшение сечения дорожек сетки приводит к росту ее оптической прозрачности. В обоих указанных случаях может быть применен известный механизм гальванического массопереноса при переменном электрическом потенциале с определенной временной зависимостью. В этом случае в системе имеют места два конкурирующих процесса (наращивание и травление металла, осуществляемые с разной скоростью и продолжительностью), что обеспечивает эффект сглаживания неровностей наращиваемой/стравливаемой структуры. В отличие от гальванического травления (электрохимический способ травления), вариант жидкостного или газофазного травления осуществляется без приложения электрического потенциала к системе (химический способ) и также может быть использован в качестве операции дальнейшей обработки. In the general case, the mesh conductive structure transferred onto the substrate to be treated can be further processed by means of galvanic deposition / etching, electrophoresis, in particular, dielectrophoresis, catalytic or thermal deposition from a liquid or gas phase, liquid or gas phase etching in order to change the structure parameters. For example, in order to increase the conductivity of the formed mesh structure, it can be connected to a certain electric potential and exposed to an electrolyte containing metal cations, with the provision of galvanic transfer of additional metal from the electrolyte to the specified mesh structure. An increase in the cross section of the tracks leads to an increase in the conductivity of the network. Or, in order to increase the optical transparency of the mesh structure, in a similar system the electric potential can be set so that the reverse process is carried out - transfer of the mesh material to the electrolyte. A decrease in the cross section of the grid tracks leads to an increase in its optical transparency. In both of these cases, the well-known galvanic mass transfer mechanism can be applied with an alternating electric potential with a certain time dependence. In this case, two competing processes take place in the system (metal buildup and etching, carried out at different speeds and durations), which ensures the smoothing effect of the irregularities of the stacked / etched structure. Unlike galvanic etching (electrochemical etching method), a variant of liquid or gas-phase etching is carried out without applying an electric potential to the system (chemical method) and can also be used as an operation for further processing.
Указанная дальнейшая обработка перенесенной на подложку сетчатой проводящей структуры может представлять отдельный интерес в случае, когда дорожки данной сетчатой структуры сформированы из спутанных нанопроволок (например, углеродных нанотрубок). Как отмечалось выше, переносимый на подложку отсоединяемый слой может быть выполнен из углеродных нанотрубок, нанесенных на несущий слой посредством электрофореза (например, диэлектрофореза). В этом случае после перенесения на обрабатываемую подложку отсоединяемого слоя на ней формируется сетка, дорожки которой выполнены из спутанных углеродных нанотрубок. Это обеспечивает свойство эластичности полученной проводящей сетке, поскольку при изменении линейных размеров подложки спутанные нанотрубки распрямляются и сохраняют свою перколяцию, что обеспечивает сохранение проводимости дорожек. Said further processing of the reticulated mesh conductive structure transferred onto the substrate may be of particular interest in the case where the tracks of this mesh structure are formed from entangled nanowires (e.g., carbon nanotubes). As noted above, a detachable layer transferred onto a substrate can be made of carbon nanotubes deposited on a carrier layer by electrophoresis (e.g., dielectrophoresis). In this case, after the detachable layer is transferred to the substrate to be processed, a grid is formed on it, the tracks of which are made of entangled carbon nanotubes. This provides the elasticity property of the resulting conductive network, since when the linear dimensions of the substrate change, the entangled nanotubes straighten and retain their percolation, which ensures the path conductivity.
Однако недостатком такой структуры может являться существенное снижение ее проводимости относительно случая выполнения дорожек из металла (главным образом, в силу больших контактных сопротивлений между нанотрубками). Осаждение на указанные дорожки, выполненные из спутанных нанотрубок, дополнительного металла средствами указанной дальнейшей обработки (например, посредством гальванического осаждения, в частност, осаждения на переменном токе с целью заполнения металлом полостей между нанотрубками) может обеспечить композитную структуру дорожек, которая решает как задачу эластичности дорожек, так и задачу обеспечения достаточно высокой проводимости. В одном из вариантов реализации изобретения, указанное осаждение дополнительного металла на дорожки, выполненные из нанопроволок (например, углеродных нанотрубок), осуществляется до этапа переноса отсоединяемого слоя на вторую подложку. Т.е. указанное осаждение дополнительного металла осуществляется на этапе, пока нанопроволоки находятся на несущем слое (например, сразу после операции осаждения нанопроволок на несущий слой).However, a drawback of such a structure can be a significant decrease in its conductivity with respect to the case of metal tracks (mainly due to the large contact resistances between nanotubes). The deposition on the indicated tracks made of entangled nanotubes of additional metal by means of the indicated further processing (for example, by galvanic deposition, in particular, deposition by alternating current in order to fill the cavities between the nanotubes with metal) can provide a composite structure of the tracks, which solves the problem of track elasticity , and the task of ensuring a sufficiently high conductivity. In one embodiment of the invention, said deposition of additional metal on tracks made of nanowires (e.g., carbon nanotubes) is carried out prior to the step of transferring the detachable layer to the second substrate. Those. the specified deposition of additional metal is carried out at the stage while the nanowires are on the carrier layer (for example, immediately after the deposition of nanowires on the carrier layer).
Данный вариант реализации имеет то преимущество, что обеспечивается увеличение прочности отсоединяемого слоя как относительно случая выполнения отсоединяемого слоя только из нанопроволок, так и случая выполнения отсоединяемого слоя только из металла (при достаточной величине прочности на разрыв применяемых нанопроволок). Увеличение прочности отсоединяемого слоя, в том числе увеличение его прочности на разрыв, упрощает задачу перенесения отсоединяемого слоя как единого целого на вторую подложку. В данном случае нанопроволоки могут быть осаждены на несущий слой с пониженной концентрацией, вплоть до концентрации ниже порога перколяции (итоговая целостность отсоединяемого слоя обеспечивается осаждением соответствующего количества металла).This embodiment has the advantage that an increase in the strength of the detachable layer is provided both with respect to the case of making the detachable layer only from nanowires and the case of making the detachable layer only from metal (with a sufficient tensile strength of the applied nanowires). An increase in the strength of the detachable layer, including an increase in its tensile strength, simplifies the task of transferring the detachable layer as a whole to the second substrate. In this case, nanowires can be deposited on a carrier layer with a reduced concentration, up to a concentration below the percolation threshold (the final integrity of the detachable layer is ensured by the deposition of an appropriate amount of metal).
В общем случае, вторая подложка, на которую переносится отсоединяемый слой, может содержать на своей поверхности слой проводящих наночастиц или нанопроволок (с концентрацией ниже или выше порога перколяции указанных объектов). Например, поверхность второй подложки может содержать множество углеродных нанотрубок или серебряных наностержней. Формирование проводящей сетки поверх указанных проводящих наночастиц или нанопроволок посредством перенесения на вторую подложку отсоединяемого слоя, обеспечивает структуру, где отдельные наночастицы, или нанопроволоки, или их совокупности электрически соединены с проводящими дорожками сетки. Ячейки сетки, таким образом, выступают в качестве электрических контактов к наночастицам или нанопроволокам (или их совокупностям), обеспечивая улучшение электронного транспорта между ними. Это повышает общую проводимость структуры как относительно случая наличия только слоя проводящих наночастиц или нанопроволок, так и относительно случая наличия только проводящей сетки, сформированной отсоединяемым слоем. Также это обеспечивает повышение однородности распределения проводящих свойств по поверхности второй подложки относительно случая наличия только проводящей сетки, сформированной отсоединяемым слоем, поскольку пространство между дорожками сетки оказывается заполнено проводящими наночастицами или нанопроволоками. In general, the second substrate onto which the detachable layer is transferred may contain a layer of conductive nanoparticles or nanowires (with a concentration below or above the percolation threshold of these objects) on its surface. For example, the surface of the second substrate may contain many carbon nanotubes or silver nanorods. The formation of a conductive network on top of said conductive nanoparticles or nanowires by transferring a detachable layer to the second substrate provides a structure where individual nanoparticles or nanowires, or a combination thereof, are electrically connected to the conductive paths of the grid. The grid cells thus act as electrical contacts to nanoparticles or nanowires (or their combination), providing an improvement in electronic transport between them. This increases the overall conductivity of the structure, both in the case of the presence of only a layer of conductive nanoparticles or nanowires, and in the case of the presence of only a conductive network formed by a detachable layer. It also provides an increase in the uniformity of the distribution of the conductive properties on the surface of the second substrate relative to the case of the presence of only a conductive mesh formed by a detachable layer, since the space between the mesh paths is filled with conductive nanoparticles or nanowires.
Указанное повышение однородности распределения проводящих свойств по поверхности подложки может иметь значение для определенных практических приложений структуры. Формирование на поверхности второй подложки слоя проводящих наночастиц или нанопроволок (с концентрацией ниже или выше порога перколяции указанных объектов) может осуществляться также на этапе после формирования проводящей сетки. Для этого после разделения второй подложки с первой подложкой поверх как минимум одного элемента перколированной проводящей сетки, перенесенной на вторую подложку, одним из известных методов наносится слой проводящих наночастиц или нанопроволок (например, посредством метода осаждения из коллоидного раствора или посредством сухого напыления). В общем случае, поверхность дорожек сетки, и/или проводящих наночастиц, или нанопроволок может быть подвергнута химической функционализации с целью улучшения электрического контакта между дорожками сетки и проводящими наночастицами или нанопроволоками. В одном из вариантов реализации изобретения обеспечивается формирование проводящей сетки, свободной от подложки. Авторами изобретения показано, что при выполнении определенных условий, после разделения второй подложки с первой подложкой указанный как минимум один элемент перколированной проводящей сетки, перенесенный на вторую подложку, может быть механически снят с указанной второй подложки с образованием свободной от подложки проводящей сетки.The specified increase in the uniformity of the distribution of conductive properties over the surface of the substrate may be important for certain practical applications of the structure. The formation on the surface of the second substrate of a layer of conductive nanoparticles or nanowires (with a concentration below or above the percolation threshold of these objects) can also be carried out at the stage after the formation of the conductive network. For this, after separation of the second substrate with the first substrate over at least one element of the percolated conductive network transferred to the second substrate, one of the known methods is a layer of conductive nanoparticles or nanowires (for example, by deposition from a colloidal solution or by dry spraying). In the General case, the surface of the paths of the grid, and / or conductive nanoparticles, or nanowires can be subjected to chemical functionalization in order to improve electrical contact between the paths of the grid and conductive nanoparticles or nanowires. In one embodiment of the invention, the formation of a conductive mesh free of the substrate is provided. The inventors have shown that, under certain conditions, after separation of the second substrate with the first substrate, the specified at least one element of the percolated conductive mesh transferred to the second substrate can be mechanically removed from the specified second substrate to form a conductive mesh free of the substrate.
К указанным условиям относится превышение прочности проводящей сетки над силой ее адгезии ко второй подложке. При заданном материале дорожек сетки ее достаточная прочность может быть обеспечена посредством выбора соответствующих величин ширины и толщины дрожек сетки, а также среднего размера ее ячеек. Авторами показано, что при соответствующем выборе данных параметров сетка может быть полностью снята со второй подложки, например, посредством механического захвата края сетки и последующего последовательного отрыва всей сетки от подложки. В общем случае для упрощения снятия сетки поверхность второй подложки может быть подвергнута жидкофазному или газофазному травлению. Полученная свободная от подложки проводящая сетка может быть использована в различных практически важных конечных приложениях. В частности, в качестве фильтрующего материала (несущий или селективный слой мембран), в составе каталитических систем, материала для выполнения электрических контактов, сетчатых электродов для различных технологических процессов и т.д. То обстоятельство, что данная свободная от подложки проводящая микро- и наноструктурированная сетка получена в рамках описанного низкозатратного способа, не предполагающего вакуумное напыления, существенно расширяет области ее потенциального практического применения.These conditions include the excess strength of the conductive mesh over the strength of its adhesion to the second substrate. For a given material of the mesh paths, its sufficient strength can be ensured by choosing the appropriate width and thickness of the mesh jitter, as well as the average size of its cells. The authors showed that with an appropriate choice of these parameters, the grid can be completely removed from the second substrate, for example, by mechanically capturing the edge of the grid and subsequent sequential detachment of the entire grid from the substrate. In the General case, to simplify the removal of the mesh, the surface of the second substrate can be subjected to liquid-phase or gas-phase etching. The resulting substrate-free conductive network can be used in various practically important end applications. In particular, as a filter material (carrier or selective layer of membranes), as part of catalytic systems, material for making electrical contacts, mesh electrodes for various technological processes, etc. The fact that this substrate-free conducting micro- and nanostructured network was obtained in the framework of the described low-cost method, which does not involve vacuum deposition, significantly expands the field of its potential practical application.
Возможность реализации предложенной группы изобретений демонстрируется следующими примерами выполнения.The feasibility of the proposed group of inventions is demonstrated by the following examples.
Обеспечивается несущая структура (фиг.1), на которой в форме перколированной сетки расположен проводящий несущий слой 1. Например, несущая структура представляет собой подложку 2 из щелочного стекла или из полимера, на которой одним из известных методов (WO 2009094009 A1) сформирована металлическая микросетка, выполненная например из хрома. Поверхность хрома покрыта естественным оксидом. Далее указанная несущая структура помещается в электролит, содержащий катионы меди. К проводящим дорожкам 1 несущей структуры прикладывается электрический потенциал, параметры которого выбраны таким образом, чтобы был обеспечен процесс гальванического осаждения меди. В результате на несущем слое 1 образуется медный слой (отсоединяемый слой 3, фиг.2). Далее несущая структура прикладывается с определенным давлением к обрабатываемой подложке 4 (фиг.3), причем через проводящие дорожки 1 несущей структуры пропускается электрический ток таким образом, чтобы выделяемое при прохождении тока тепло обеспечило температуру дорожек 1 на уровне температуры размягчения материала обрабатываемой подложки 4. В результате материал обрабатываемой подложки 4 входит в микронеровности и поры медного слоя 3 (степень пористости медного слоя 3 может контролироваться режимом гальванического осаждения). После выключения электрического тока проводящие дорожки 1 несущей структуры и контактирующие с ними области обрабатываемой подложки 4 остывают с соответствующим затвердеванием материала подложки 4 в данных областях. При механическом разделении несущей структуры и обрабатываемой подложки 4 обеспечивается условие существенного превышения адгезии отсоединяемого слоя 3 к обрабатываемой подложке 4 над адгезией данного слоя к несущему слою 1. В результате этого, а также вследствие того, что обрабатываемая подложка 4 в целом была холодная и отсутствовало планарное течение ее слоев, весь отсоединяемый слой 3 как целое переносится на обрабатываемую подложку 4, формируя на ней единую проводящую сетку (фиг.4).A support structure is provided (FIG. 1) on which a
В следующем примере обеспечивается несущая структура (фиг.1), на которой в форме перколированной сетки расположен проводящий несущий слой 1. Например, несущая структура представляет собой подложку 2 из щелочного стекла или из полимера, на которой одним из известных методов (например, WO 2009094009 A1 от 30 июля 2009 года) сформирована металлическая микросетка, выполненная, например, из меди. Далее указанная несущая структура помещается в коллоидный раствор, содержащий в качестве дисперсной фазы углеродные нанотрубки. К проводящим дорожкам несущей структуры 1 прикладывается электрический потенциал, параметры которого выбраны таким образом, чтобы был обеспечен процесс переноса углеродных нанотрубок из коллоидного раствора на указанные проводящие дорожки по механизму электрофореза, например по механизму дипольного электрофореза (так называемый диэлектрофорез). Время и интенсивность переноса углеродных нанотрубок задаются таким образом, чтобы на несущем слое 1 образовался целостный слой углеродных нанотрубок (отсоединяемый слой 3, фиг.2). Поскольку при электрофорезе взвешенные в коллоиде нанотрубки в общем случае осаждаются на поверхность дорожек независимо друг от друга, то на данной поверхности формируется слой из случайным образом контактирующих друг с другом нанотрубок (спутанные нанотрубки). Далее несущая структура прикладывается с определенным давлением к обрабатываемой подложке 4 (фиг.3), причем через проводящие дорожки 1 несущей структуры пропускается электрический ток таким образом, чтобы выделяемое при прохождении тока тепло обеспечило температуру дорожек на уровне температуры размягчения материала обрабатываемой подложки 4. В результате материал обрабатываемой подложки 4 входит в микронеровности слоя спутанных нанотрубок 3. После выключения электрического тока проводящие дорожки 1 несущей структуры и контактирующие с ними области обрабатываемой подложки 4 остывают с соответствующим затвердеванием материала подложки 4 в данных областях. При механическом разделении несущей структуры и обрабатываемой подложки 4 обеспечивается условие существенного превышения адгезии отсоединяемого слоя 3, состоящего из спутанных нанотрубок, к обрабатываемой подложке 4 над адгезией данного слоя к несущему слою 1. В результате этого, а также вследствие того, что обрабатываемая подложка 4 в целом была холодная и отсутствовало планарное течение ее слоев, весь отсоединяемый слой 3 как целое переносится на обрабатываемую подложку 4, формируя на ней единую проводящую сетку, дорожки 3 которой выполнены из спутанных углеродных нанотрубок (фиг.4). Далее, с целью повышения проводимости структуры, обрабатываемая подложка 4 со сформированной на ней проводящей сеткой подвергается дальнейшей обработке посредством гальванического осаждения металла. Для этого указанная подложка 4 помещается в электролит, содержащий например катионы меди. К проводящим дорожкам 3 сетки прикладывается переменный электрический потенциал, параметры которого выбраны таким образом, чтобы был обеспечен процесс гальванического осаждения меди с эффектом внедрения меди в полости дорожек 3 (в зазоры между спутанными нанотрубками). Как указывалось выше, это достигается в случае приложения переменного электрического потенциала с определенной временной зависимостью, когда в системе имеют место два конкурирующих процесса (наращивание и травление металла, осуществляемые с разными скоростью и продолжительностью), что обеспечивает эффект преимущественного заполнения впадин осаждаемым материалом. Кроме того, поскольку наибольшее падение электрического потенциала имеет место в пятне контакта отдельных нанотрубок друг с другом, то будет иметь место эффект преимущественного осаждения металла в области соприкосновения нанотрубок. Указанное гальваническое осаждение осуществляется до тех пор, пока проводимость сетки не достигнет необходимой величины. Дорожки 3 сетки при этом приобретают определенную композитную структуру, а именно перколированный каркас дорожек выполнен из спутанных углеродных нанотрубок, полости которого в той или иной степени заполнены металлом (в данном примере медью). Такая структура обеспечивает придание дорожкам 3 сетки свойства эластичности и прочности при сохранении ими высокой проводимости. В частном случае, для приложений, не требующих высокой проводимости, дорожки 3 сетки могут быть выполнены исключительно из спутанных нанотрубок. Помимо упрощения технологического процесса (исключается операция осаждения металла на дорожки 3 сетки гальваническим или иным методом) это обеспечивает повышение оптической прозрачности итоговой структуры.In the following example, a support structure is provided (FIG. 1), on which a
Рассмотренные выше примеры реализации предлагаемого изобретения обеспечивают достижение заявляемого технического результата.The above examples of the implementation of the invention ensure the achievement of the claimed technical result.
Claims (24)
a) на первой подложке располагают несущий слой, выполненный в виде перколированной сетки, средняя ширина дорожек которой лежит в диапазоне 10 нм-50 мкм, средняя толщина указанных дорожек - в диапазоне 10 нм-10 мкм, средняя величина ячеек сетки - в диапазоне 100 нм-10 мм, который имеет в своем составе, по меньшей мере, один слой, выполненный, как минимум, из одного металлического или неметаллического проводящего материала или комбинации данных материалов,
b) формируют на несущем слое, по меньшей мере, один отсоединяемый проводящий слой при помощи гальванического осаждения или электрофореза, в частности диэлектрофореза, или каталитического, или термического осаждения из жидкой или газовой фазы,
c) соединяют вторую подложку с, по меньшей мере, одной областью отсоединяемого проводящего слоя, расположенного на несущем слое первой подложки,
d) отделяют вторую подложку, причем, по меньшей мере, часть отсоединяемого проводящего слоя отделяется от несущего слоя и остается на второй подложке в виде, по меньшей мере, части проводящей сетки.1. A method for producing conductive micro and nanostructures, comprising the following steps:
a) on the first substrate there is a carrier layer made in the form of a percolated mesh, the average width of the tracks of which lies in the range of 10 nm-50 μm, the average thickness of these tracks in the range of 10 nm-10 μm, the average size of the mesh cells in the range of 100 nm -10 mm, which includes at least one layer made of at least one metallic or non-metallic conductive material or a combination of these materials,
b) at least one detachable conductive layer is formed on the carrier layer by electroplating or electrophoresis, in particular dielectrophoresis, or catalytic or thermal deposition from a liquid or gas phase,
c) connecting the second substrate with at least one region of a detachable conductive layer located on the carrier layer of the first substrate,
d) a second substrate is separated, at least a portion of the detachable conductive layer being separated from the carrier layer and remaining on the second substrate as at least a portion of the conductive network.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013157047/07A RU2593463C2 (en) | 2013-12-23 | 2013-12-23 | Method for producing conductive mesh micro- and nanostructures and structure therefor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013157047/07A RU2593463C2 (en) | 2013-12-23 | 2013-12-23 | Method for producing conductive mesh micro- and nanostructures and structure therefor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013157047A RU2013157047A (en) | 2015-06-27 |
| RU2593463C2 true RU2593463C2 (en) | 2016-08-10 |
Family
ID=53497211
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013157047/07A RU2593463C2 (en) | 2013-12-23 | 2013-12-23 | Method for producing conductive mesh micro- and nanostructures and structure therefor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2593463C2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018209098A1 (en) * | 2017-05-10 | 2018-11-15 | Metamaterial Technologies Usa, Inc. | Self-cleanable transparent conductive surface/film |
| WO2019133981A1 (en) * | 2017-12-29 | 2019-07-04 | Texas Instruments Incorporated | Metal-graphene structures |
| RU2775742C2 (en) * | 2017-12-29 | 2022-07-07 | Итед Инк. | Method for production of transparent electrodes |
| US11546999B2 (en) | 2016-07-28 | 2023-01-03 | Lumet Technologies Ltd. | Apparatus for applying of a conductive pattern to a substrate |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2368565C2 (en) * | 2006-12-26 | 2009-09-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный институт электронной техники (технический университет) | Conducting molecular structure and method of making said structure |
| DE102008034616A1 (en) * | 2008-07-25 | 2010-02-04 | Leonhard Kurz Stiftung & Co. Kg | Embossed film for producing e.g. antenna structure, has peel-off layer designed as metallic peel-off layer formed from aluminum, silver, gold or combination of alloys, and metal layer formed from copper |
| RU2488188C2 (en) * | 2008-01-22 | 2013-07-20 | Ролит, Инк. | Method and device for application of nano-pattern on large area |
-
2013
- 2013-12-23 RU RU2013157047/07A patent/RU2593463C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2368565C2 (en) * | 2006-12-26 | 2009-09-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный институт электронной техники (технический университет) | Conducting molecular structure and method of making said structure |
| RU2488188C2 (en) * | 2008-01-22 | 2013-07-20 | Ролит, Инк. | Method and device for application of nano-pattern on large area |
| DE102008034616A1 (en) * | 2008-07-25 | 2010-02-04 | Leonhard Kurz Stiftung & Co. Kg | Embossed film for producing e.g. antenna structure, has peel-off layer designed as metallic peel-off layer formed from aluminum, silver, gold or combination of alloys, and metal layer formed from copper |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11546999B2 (en) | 2016-07-28 | 2023-01-03 | Lumet Technologies Ltd. | Apparatus for applying of a conductive pattern to a substrate |
| WO2018209098A1 (en) * | 2017-05-10 | 2018-11-15 | Metamaterial Technologies Usa, Inc. | Self-cleanable transparent conductive surface/film |
| US11524478B2 (en) | 2017-05-10 | 2022-12-13 | Metacontinental Inc. | Self-cleanable transparent conductive surface/film |
| WO2019133981A1 (en) * | 2017-12-29 | 2019-07-04 | Texas Instruments Incorporated | Metal-graphene structures |
| RU2775742C2 (en) * | 2017-12-29 | 2022-07-07 | Итед Инк. | Method for production of transparent electrodes |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2013157047A (en) | 2015-06-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhang et al. | Direct assembly of large area nanoparticle arrays | |
| US12014999B2 (en) | Integration and bonding of micro-devices into system substrate | |
| Liang et al. | Self‐assembly of colloidal spheres toward fabrication of hierarchical and periodic nanostructures for technological applications | |
| US10597767B2 (en) | Nanoparticle fabrication | |
| Zhao et al. | New application of AAO template: a mold for nanoring and nanocone arrays | |
| CN103868909B (en) | Mushroom-shaped array surface strengthens Raman spectrum active substrate and preparation method | |
| KR20110099039A (en) | Fabrication of conductive nanostructures on a flexible substrate | |
| US20080085364A1 (en) | Process For Producing Nanoparticle Or Nanostructure With Use Of Nanoporous Material | |
| RU2593463C2 (en) | Method for producing conductive mesh micro- and nanostructures and structure therefor | |
| KR20100099737A (en) | Microstructured material and process for its manufacture | |
| LaFratta et al. | Direct laser patterning of conductive wires on three-dimensional polymeric microstructures | |
| Wang et al. | Hydrophilicity reinforced adhesion of anodic alumina oxide template films to conducting substrates for facile fabrication of highly ordered nanorod arrays | |
| Sandu et al. | The influence of gravity on the distribution of the deposit formed onto a substrate by sessile, hanging, and sandwiched hanging drop evaporation | |
| US20130011799A1 (en) | Method for the production of polymeric membranes having an ordered arrangement of high-aspect-ratio nanopores, by means of heavy ion bombing | |
| Li et al. | Self-assembly of graphene-based planar micro-supercapacitor with selective laser etching-induced superhydrophobic/superhydrophilic pattern | |
| Chen et al. | Fabrication of hierarchical structures by wetting porous templates with polymer microspheres | |
| CN110891895B (en) | Method for micro-and nano-fabrication by selective template removal | |
| Monaico et al. | Electrochemical deposition by design of metal nanostructures | |
| Zaraska et al. | Synthesis of nanoporous anodic alumina by anodic oxidation of low purity aluminum substrates | |
| WO2017163832A1 (en) | Transparent conductive film, method for manufacturing transparent conductive film, metal mold, and method for manufacturing metal mold | |
| Perego et al. | Engineered fabrication of ordered arrays of Au–NiO–Au nanowires | |
| Du et al. | Selective hierarchical patterning of silicon nanostructures via soft nanostencil lithography | |
| Shastri et al. | Manipulating liquid metal flow for creating standalone structures with micro-and nano-scale features in a single step | |
| Kondo et al. | Cross-striped ordered arrays of Au nanoparticles in anodic porous alumina matrix | |
| Ohzono et al. | Formation of peelable rough gold patterns on an ionic liquid template |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161224 |