Fig. 1. (a) Esquema del sistema experimental para PLNS. ( b ) Imagen de microscopio electrónico de barrido (SEM) de Ag NW con un recuadro que muestra la distribución de tamaño de Ag NP en Ag NW. ( c ) Campo eléctrico mejorado por plasmón en función del espacio entre partículas para la dirección de polarización de la luz paralela y vertical al eje entre partículas. ( d ) Ilustración esquemática de PLNS con un tiempo de irradiación láser creciente. ( e ) Imágenes SEM de los cambios morfológicos de Ag NW en el proceso PLNS. Crédito:Compuscript Ltd
En una nueva publicación de Opto-Electronic Advances , los grupos de investigación del profesor Xuan-Ming Duan de la Universidad Jinan de Guangzhou, China, y el profesor Mei-Ling Zheng del Instituto de Física y Química de la Academia de Ciencias de China, Pekín, China, analizan la nanosoldadura mejorada con plasmones de nanopartículas de plata para alta conductividad electrodos de nanocables.
En los últimos años, los electrodos de nanocables metálicos se han utilizado ampliamente en nuevos fotodetectores, circuitos flexibles, células solares, paneles táctiles, etc. La escritura directa con láser de femtosegundo (FsLDW), basada en la fotorreducción inducida por absorción multifotónica, se utiliza para construir nanocables Ag ( NWs) para patrones de ingeniería en dos y tres dimensiones con resolución submicrónica. Esta tecnología tiene ventajas únicas de alta resolución, verdadera tridimensionalidad y flexibilidad. Sin embargo, los Ag NW construidos por FsLDW están compuestos por pequeñas nanopartículas de Ag (NP). Hay vacíos o recubrimientos de polímeros entre las NP de Ag, lo que da como resultado una conductividad eléctrica deficiente. Por lo tanto, para aumentar la conductividad de los NW de Ag de escritura directa y reducir su resistencia, es necesario reducir la brecha entre los NP de Ag y aumentar el área de contacto para reducir la disipación de energía de los electrones conductores en el electrodo. Para los electrodos Ag NWs por irradiación láser, el efecto fototérmico puede aumentar significativamente el área de contacto de las Ag NP adyacentes y mejorar la conductividad del electrodo Ag NWs. Este protocolo proporciona una solución novedosa y de alta eficiencia para lograr una mejora de la conductividad de nanocables estampados, de alta uniformidad y de área grande.
El grupo de investigación del profesor Xuan-Ming Duan del Instituto de Tecnología Fotónica de la Universidad de Jinan y el grupo de investigación del profesor Mei-Ling Zheng del Instituto de Física y Química de la Academia de Ciencias de China propusieron conjuntamente un método óptico para mejorar la conductividad eléctrica. de los Ag NW por nanosoldadura láser mejorada con plasmones (PLNS) (Figura 1a). Este método utiliza inteligentemente las características estructurales de los Ag NW fabricados por FsLDW. Los NW están compuestos por agregados de NP reducidos por el efecto de absorción multifotónica, y los "puntos calientes" de plasmones se generan entre los NP bajo la irradiación láser (Figura 1b, c). La conexión local de Ag NP o soldadura a temperatura ambiente lograda por el efecto fototérmico mejorado por plasmón, que puede aumentar significativamente el área de contacto entre Ag NP y mejorar la conductividad de NW. A diferencia del recocido de calentamiento tradicional, la parte de calentamiento de este método solo se localiza cerca del punto caliente, lo que no causará daño térmico al sustrato (Figura 1d, e).
Esta tecnología de nanosoldadura láser no requiere un posprocesamiento complicado y aumenta directamente la conductividad del electrodo Ag NWs fabricado por FsLDW. Un estudio adicional de la influencia de la densidad de potencia del láser y el tiempo de nanosoldadura en la conductividad de los NW de Ag muestra que la resistencia de los NW de Ag disminuye significativamente con el aumento de la densidad de potencia del láser o el tiempo de nanosoldadura. Como se muestra en la Figura 2a, b, el aumento de la conductividad tiende a saturarse. Esto se debe a que los NP y los nanogaps disponibles para la nanosoldadura disminuyen gradualmente a medida que aumenta el tiempo de irradiación del láser. En las condiciones experimentales optimizadas, la densidad de potencia del láser fue de 9,55 MW/cm 2 y el tiempo de nanosoldadura fue de 15 minutos. La conductividad máxima se incrementó a 2,45×10 7 S/m, que fue el 39 por ciento de Ag a granel. Esta investigación proporciona un método eficiente, controlable y de bajo costo para mejorar la conductividad de Ag NW y promueve la aplicación de electrodos FsLDW de Ag NW como sustratos SERS activos, electrodos transparentes, capacitores, diodos emisores de luz y energía solar de película delgada. células.
Fig. 2. (a) Resistencia medida de los electrodos Ag NWs en función de la densidad de potencia de nanosoldadura láser con un tiempo de nanosoldadura láser de 11 min. (b) Resistencia medida de los electrodos Ag NWs en función del tiempo de nanosoldadura láser con una densidad de potencia de nanosoldadura láser de 7,01 MW/cm 2 . Crédito:Compuscript Ltd
