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Scientific Reports volume 5, numero articolo: 16838 (2015) Citare questo articolo

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Riportiamo un elettrodo a rete multistrato Cu2O/Cu/Cu2O economico e privo di indio cresciuto mediante sputtering roll-to-roll a temperatura ambiente come valida alternativa agli elettrodi ITO per la produzione economicamente vantaggiosa di pannelli touch screen flessibili di grandi dimensioni (TSP). Utilizzando uno strato intermedio di Cu metallico a bassa resistività e una struttura a rete modellata, abbiamo ottenuto elettrodi a rete multistrato Cu2O/Cu/Cu2O con una bassa resistenza del foglio di 15,1 Ohm/quadrato e un'elevata trasmittanza ottica dell'89% nonché una buona flessibilità meccanica. I risultati dei test di flessione esterna/interna hanno mostrato che l'elettrodo a rete Cu2O/Cu/Cu2O aveva una flessibilità meccanica superiore a quella delle pellicole ITO convenzionali. Utilizzando gli elettrodi a rete multistrato Cu2O/Cu/Cu2O con motivo a diamante, abbiamo dimostrato con successo i TSP del tipo pellicola-pellicola flessibile e del tipo pellicola-pellicola di vetro rigida. I TSP con elettrodo a rete Cu2O/Cu/Cu2O sono stati utilizzati per eseguire funzioni di ingrandimento/riduzione e scrittura multi-touch, indicando che questi elettrodi sono promettenti elettrodi trasparenti ed economici per sostituire gli elettrodi ITO convenzionali in TSP flessibili di ampia area.

I pannelli touch screen (TSP) sono stati considerati componenti chiave nei dispositivi di informazione come telefoni cellulari, sistemi di navigazione, display informativi a schermo piatto e pad mobili. Tra i vari tipi di TSP, i TSP di tipo capacitivo sono il tipo più comunemente utilizzato nei dispositivi di informazione mobile grazie alla loro capacità di funzionalità multi-touch e multitasking, nonché al loro semplice processo di fabbricazione. Tuttavia, con l'avvento dei telefoni cellulari flessibili e degli schermi piatti curvi, sono stati compiuti grandi sforzi per sviluppare TSP flessibili di tipo capacitivo1,2. Per realizzare TSP flessibili ad alte prestazioni, è importante sviluppare elettrodi trasparenti e flessibili di alta qualità perché la funzione multi-touch o la velocità di tocco dei TSP, così come la loro trasparenza, dipendono in modo critico dalla resistenza del foglio e dalla trasparenza ottica dei loro elettrodi trasparenti. . Sebbene le pellicole di ossido di indio-stagno (ITO) siano più comunemente utilizzate come elettrodi trasparenti nei TSP di tipo resistivo o capacitivo a causa della loro elevata trasparenza e conduttività, esistono problemi critici che rendono poco pratico l'utilizzo di ITO in TSP flessibili economici, inclusi l'elevata resistenza del foglio dei film sottili di ITO, la scarsità di risorse di indio e quindi l'alto costo di ITO e le scarse proprietà meccaniche dei film di ITO3,4,5. Per sostituire le pellicole ITO convenzionali ad alto costo, sono stati studiati diversi materiali per elettrodi trasparenti da utilizzare come elettrodi trasparenti economici nei TSP, tra cui la rete di nanotubi di carbonio (CNT), la pellicola di grafene e la pellicola polimerica conduttrice6,7,8,9,10. Tuttavia, questi elettrodi trasparenti hanno prodotto solo prestazioni modeste nei TSP a causa della resistenza relativamente elevata del foglio di CNT o grafene e dell’instabilità dei polimeri conduttori. Inoltre, anche le reti percolanti di nanofili metallici (NW) e gli elettrodi a griglia metallica basati su Ag o Cu sono stati studiati intensamente a causa della loro bassa resistività e flessibilità superiore11,12,13,14,15,16. Tuttavia, la scarsa adesione delle reti Ag NW, la loro topografia non uniforme, la facile degradazione e la loro instabilità contro l'elettricità statica rappresentano un problema critico per gli elettrodi di rete Ag NW14. Nel caso degli elettrodi a griglia metallica (Ag o Cu), la resistività è molto bassa (2,0–4,2 × 10−5 Ohm-cm) ma l'uso di metalli altamente riflettenti porta a problemi di visibilità17,18. Sebbene Kim et al. riportato la bassa resistenza del foglio (6,197 Ohm/quadrato) e l'elevata trasmittanza (90,65%) della rete a nido d'ape di Cu ricoperta da una pellicola di ZnO drogata con Al, l'elevata riflettività della griglia metallica di Cu è ancora problematica da utilizzare come elettrodi trasparenti per TSP19. Recentemente, gli elettrodi multistrato ossido-metallo-ossido (OMO) sono emersi come promettenti elettrodi trasparenti per diodi organici flessibili a emissione di luce, celle solari organiche flessibili, TSP flessibili, dispositivi di memoria flessibili e transistor a film sottile di ossido flessibile grazie alla sua bassa resistività, alta trasmittanza. e buona flessibilità grazie alla loro bassa resistività, elevata trasparenza e flessibilità meccanica20,21,22,23,24,25,26,27. Tuttavia, i film multistrato OMO come ITO/Ag/ITO, IZO/Ag/IZO e IZTO/Ag/IZTO contengono ancora gli elementi ad alto costo di indio e argento. Sebbene questi elettrodi OMO a base di Ag siano stati ampiamente esplorati a causa della bassissima resistività causata dall'interstrato di Ag e dell'elevata trasmittanza causata dall'effetto antiriflesso della struttura dielettrica/metallica/dielettrica, non ci sono segnalazioni sull'uso di mesh -multistrati OMO con pattern come elettrodi trasparenti e flessibili per TSP flessibili. In particolare, lo sviluppo di multistrati OMO a base di Cu senza indio con struttura a rete è fondamentale per sostituire i multistrati OMO convenzionali a base ITO o Ag ad alto costo per consentire TSP flessibili di tipo capacitivo economicamente vantaggiosi.