QUY TRÌNH UV IMPRINTING VÀ THIÊU KẾT BẰNG IPL TƯƠNG THÍCH VỚI ROLL-TO-ROLL ĐỂ CHẾ TẠO ĐIỆN CỰC TRONG SUỐT LINH HOẠT
Thanh bên của bài viết
Nội dung chính của bài viết
Tóm tắt
Điện cực dẫn điện trong suốt linh hoạt là thành phần quan trọng trong các thiết bị quang điện tử thế hệ mới, chẳng hạn như bảng cảm ứng, màn hình, pin mặt trời, bộ gia nhiệt trong suốt và thiết bị điện tử đeo được. Tuy nhiên, các điện cực indium tin oxide truyền thống bị hạn chế bởi tính giòn, chi phí cao và khả năng tương thích kém với các đế linh hoạt. Trong nghiên cứu này, một phương pháp chế tạo điện cực dẫn điện trong suốt linh hoạt tương thích với quy trình roll-to-roll được đề xuất bằng cách sử dụng UV imprint lithography, điền đầy hạt nano bạc, gia nhiệt trên bàn gia nhiệt và thiêu kết bằng ánh sáng xung cường độ cao (intense pulsed light, IPL). Một tấm silicon wafer có cấu trúc kênh dẫn micro được sử dụng làm khuôn chính để chế tạo khuôn mềm trên tấm nền PET. Khuôn mềm này sau đó được sử dụng để sao chép các kênh dẫn micro lên một tấm PET khác. Hạt nano bạc được điền vào các kênh dẫn micro bằng phương pháp phủ bang dao gạt, sau đó mẫu được gia nhiệt trên bàn gia nhiệt và thiêu kết bằng IPL để hình thành các vi cấu trúc bạc dẫn điện. Các kênh dẫn micro chế tạo được có chiều rộng khoảng 6–7 µm và chiều sâu khoảng 10 µm. Khi số chu kỳ điền đầy tăng từ một lên ba, chiều dày lớp bạc được điền đầy tăng từ 4,70 lên 6,75 µm, trong khi điện trở tấm giảm từ 7,0 xuống 3,5 Ω/sq. Các điện cực duy trì độ truyền qua quang học khoảng 94%, với độ mờ dao động từ 4,0% đến 4,3%. Kết quả quan sát SEM xác nhận sự hình thành của các đường dẫn bạc liên tục, mặc dù xuất hiện một số khe do co ngót nhỏ gần thành kênh. Những kết quả này cho thấy tiềm năng của khuôn mềm trên tấm nền PET, quá trình điền đầy paste bạc nhiều lần và thiêu kết IPL nhanh trong việc chế tạo điện cực dẫn điện trong suốt dạng lưới kim loại linh hoạt với chi phí thấp và khả năng mở rộng quy mô trên hệ thống Roll-to-Roll.
Lượt tải xuống
Chi tiết bài viết
Tài liệu tham khảo
Ahn, S. H., & Guo, L. J. (2008). High‐speed roll‐to‐roll nanoimprint lithography on flexible plastic substrates. Advanced materials, 20(11), 2044-2049.
Cao, W., Li, J., Chen, H., & Xue, J. (2014). Transparent electrodes for organic optoelectronic devices: a review. Journal of Photonics for energy, 4(1), 040990-040990.
Chang, X., Chen, L., Chen, J., Zhu, Y., & Guo, Z. (2021). Advances in transparent and stretchable strain sensors. Advanced Composites and Hybrid Materials, 4(3), 435-450.
Cheng, T., Zhang, Y., Lai, W. Y., & Huang, W. (2015). Stretchable thin‐film electrodes for flexible electronics with high deformability and stretchability. Advanced materials, 27(22), 3349-3376.
Dai, C., Sun, G., Hu, L., Xiao, Y., Zhang, Z., & Qu, L. (2020). Recent progress in graphene‐based electrodes for flexible batteries. InfoMat, 2(3), 509-526.
Dcosta, J. V., Ochoa, D., & Sanaur, S. (2024). Extensive Properties Investigation of AgNWs‐PEDOT: PSS Based Transparent Conductive Electrode for Ultraflexible Organic Photodetector Applications. Advanced Electronic Materials, 10(1), 2300559.
Fernandes, I. J., Aroche, A. F., Schuck, A., Lamberty, P., Peter, C. R., Hasenkamp, W., & Rocha, T. L. (2020). Silver nanoparticle conductive inks: synthesis, characterization, and fabrication of inkjet-printed flexible electrodes. Scientific reports, 10(1), 8878.
Gaynor, W., Burkhard, G. F., McGehee, M. D., & Peumans, P. (2011). Smooth nanowire/polymer composite transparent electrodes. Advanced materials, 23(26), 2905-2910.
Guo, T., Zhou, D., Deng, S., Jafarpour, M., Avaro, J., Neels, A., . . . Zhang, C. (2023). Rational design of Ti3C2T x MXene inks for conductive, transparent films. ACS nano, 17(4), 3737-3749.
Han, N., Kim, M.-J., Park, G. Y., Kang, M., Kim, K., & Ham, D. S. (2025). Efficient roll-to-roll intense pulsed light treatment of ZnO layer for scalable flexible organic photovoltaics. Journal of Materials Chemistry A, 13(42), 36478-36486.
Hofmann, A. I., Cloutet, E., & Hadziioannou, G. (2018). Materials for transparent electrodes: from metal oxides to organic alternatives. Advanced Electronic Materials, 4(10), 1700412.
Jang, Y.-R., Joo, S.-J., Chu, J.-H., Uhm, H.-J., Park, J.-W., Ryu, C.-H., . . . Kim, H.-S. (2021). A review on intense pulsed light sintering technologies for conductive electrodes in printed electronics. International Journal of Precision Engineering and Manufacturing-Green Technology, 8(1), 327-363.
Khan, A., Lee, S., Jang, T., Xiong, Z., Zhang, C., Tang, J., . . . Li, W. D. (2016). High‐performance flexible transparent electrode with an embedded metal mesh fabricated by cost‐effective solution process. Small, 12(22), 3021-3030.
Kim, C.-L., Jung, C.-W., Oh, Y.-J., & Kim, D.-E. (2017). A highly flexible transparent conductive electrode based on nanomaterials. NPG Asia Materials, 9(10), e438-e438.
Langley, D., Giusti, G., Mayousse, C., Celle, C., Bellet, D., & Simonato, J.-P. (2013). Flexible transparent conductive materials based on silver nanowire networks: a review. Nanotechnology, 24(45), 452001.
Lu, X., Zhang, Y., & Zheng, Z. (2021). Metal‐based flexible transparent electrodes: challenges and recent advances. Advanced Electronic Materials, 7(5), 2001121.
Ma, Z., Li, Z., Liu, K., Ye, C., & Sorger, V. J. (2014). Indium‐tin‐oxide for high‐performance electro‐optic modulation. Nanophotonics, 4(2), 198-213.
Minami, T. (2008). Present status of transparent conducting oxide thin-film development for Indium-Tin-Oxide (ITO) substitutes. Thin Solid Films, 516(17), 5822-5828.
Nguyen, V. H., Papanastasiou, D. T., Resende, J., Bardet, L., Sannicolo, T., Jiménez, C., . . . Bellet, D. (2022). Advances in flexible metallic transparent electrodes. Small, 18(19), 2106006.
Ok, J. G., Shin, Y. J., Park, H. J., & Guo, L. J. (2015). A step toward next-generation nanoimprint lithography: extending productivity and applicability. Applied Physics A, 121(2), 343-356.
Park, S., Vosguerichian, M., & Bao, Z. (2013). A review of fabrication and applications of carbon nanotube film-based flexible electronics. Nanoscale, 5(5), 1727-1752.
Peng, Z., Zhang, Y., Choi, C. L. R., Zhang, P., Wu, T., & Chan, Y. K. (2023). Continuous roller nanoimprinting: next generation lithography. Nanoscale, 15(27), 11403-11421.
Vida, J., Solak, S., Shao, Y., Homola, T., List-Kratochvil, E., & Hermerschmidt, F. (2025). Sintering of inkjet-printed silver nanoparticles by large-area atmospheric pressure nitrogen plasma. Applied Physics A, 131(2), 91.
Wang, T., Lu, K., Xu, Z., Lin, Z., Ning, H., Qiu, T., . . . Peng, J. (2021). Recent developments in flexible transparent electrode. Crystals, 11(5), 511.
Wu, H., Kong, D., Ruan, Z., Hsu, P.-C., Wang, S., Yu, Z., . . . Cui, Y. (2013). A transparent electrode based on a metal nanotrough network. Nature nanotechnology, 8(6), 421-425.
Yang, Z., Guo, Y., Guo, W., Zhao, M., Wang, H., Wei, B., . . . Guo, K. (2025). MXene/AgNWs/MXene Sandwich‐Structured Transparent Electrode for High‐Performance Flexible OLEDs. Small, 21(14), 2409621.
Yi, P., Wu, H., Zhang, C., Peng, L., & Lai, X. (2015). Roll-to-roll UV imprinting lithography for micro/nanostructures. Journal of Vacuum Science & Technology B, 33(6).
Yu, S., An, W., & Dong, H. (2026). Flexible, highly transparent and conductive electrodes based on Ag nanowire/dielectric multilayer composite structure. Surfaces and Interfaces, 109402.
Zhang, H., Zhu, X., Tai, Y., Zhou, J., Li, H., Li, Z., . . . Ge, W. (2023). Recent advances in nanofiber-based flexible transparent electrodes. International Journal of Extreme Manufacturing, 5(3), 032005.
Zhu, Y., Deng, Y., Yi, P., Peng, L., Lai, X., & Lin, Z. (2019). Flexible transparent electrodes based on silver nanowires: material synthesis, fabrication, performance, and applications. Advanced Materials Technologies, 4(10), 1900413.