En una pantalla táctil o un panel solar, es mejor que cualquier capa conductora sea clara. Los ingenieros emplean películas delgadas transparentes de óxido de indio y estaño (ITO) para el trabajo, pero las propiedades de un material de alta tecnología son solo la mitad de su currículum. También deben ser tan baratos y fáciles de fabricar como sea posible. En un nuevo estudio, Investigadores de la Universidad de Brown y ATMI Inc. informan sobre el mejor desempeño en transparencia y conductividad para un ITO fabricado con una solución química. que es potencialmente el más fácil, los fabricantes de métodos de bajo costo quieren.

"Nuestra tecnología ya está en el nivel de rendimiento para su aplicación en pantallas táctiles resistivas, "dijo Jonghun Lee, estudiante graduado de química de Brown y autor principal del artículo publicado en línea el 1 de agosto por el Revista de la Sociedad Química Estadounidense .

El grupo fabricó películas ITO conductoras de 146 mil millonésimas de metro de espesor que permitían que pasara el 93 por ciento de la luz. una transparencia comparable a las placas de vidrio sobre las que se depositaron. El equipo también hizo sus películas sobre poliimida flexible, mostrando que podría ser potencialmente útil para hacer tecnologías de visualización flexibles.

En varios experimentos demostraron que variando el espesor y el contenido de estaño (entre el 5 y el 10 por ciento era lo mejor) podían variar la transparencia y la resistencia para encontrar la mejor combinación.

"Al controlar la concentración de la solución de nanocristales, pudimos controlar el espesor de la película de 30 nanómetros a 140 nanómetros, "Dijo Lee.

La solución

Para hacer las películas el equipo sintetizó cristales ITO a nanoescala en una solución. Luego hicieron una película plana y suave de ellos goteando la solución sobre una placa de vidrio seguido de un rápido giro, un proceso llamado spin casting. De allí hornearon o recocido, las placas recubiertas durante varias horas (el mejor período de tiempo resultó ser de seis horas) y luego probaron su transparencia y conductividad.

La fundición giratoria es simple a medida que avanzan los procesos de fabricación de alta tecnología, pero encontrar la química que permite que la fundición por rotación produzca una película delgada de ITO de alto rendimiento ha resultado difícil de alcanzar. Un logro clave descrito en el nuevo documento, estaba encontrando los materiales necesarios para hacer los cristales ITO a nanoescala en primer lugar, dijo Shouheng Sun, profesor de química en Brown y autor correspondiente del estudio.

Los mejores productos químicos resultaron ser el acetilacetonato de indio y el bis (acetilacetonato) dicloruro de estaño. Sintetizaron nanocristales de ITO que tenían un rango estrecho de tamaños, aproximadamente 11 mil millonésimas de metro de diámetro. Esa consistencia significó que cuando los cristales se dispusieron en películas delgadas, ni se amontonaron en grupos, ni se quedaron demasiado separados. El resultado fue una matriz de cristales densa pero uniformemente distribuida, que promueve la conductividad.

"Si la partícula se aglutina, entonces no puede obtener un ensamblaje uniforme y no puede obtener una buena conductividad, "Dijo Sun.

Este descubrimiento fue fundamental para lograr el rendimiento de alto nivel detallado en el documento, pero el equipo sabe que aún debe aprovechar ese progreso, por ejemplo, para igualar el rendimiento de conductividad de las películas fabricadas mediante un proceso llamado pulverización catódica.

"El siguiente paso es mejorar la conductividad a una magnitud acorde con la ITO pulverizada al mismo tiempo que se obtienen los beneficios de eficiencia de proceso y costos reducidos que se esperan de un método de deposición de ITO basado en soluciones, "dijo Melissa Petruska, científico senior de ATMI y coautor del artículo.

En nuevos experimentos, por lo tanto, el equipo planea reducir aún más la resistencia eléctrica, para reducir el tiempo que las películas necesitan para recocerse, y para establecer patrones finos de sus películas, en lugar de hojas continuas, mediante inyección de tinta o impresión de rollo a rollo.