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纳米科学:随机纳米线配置可提高重度有序配置的导电性!

2020-10-28 16:10    

纳米科学:随机纳米线配置可提高重度有序配置的导电性!

利哈伊大学的研究人员首次发现,通过略微限制纳米线方向,可以实现随机金属纳米线网络电导率的性能提升。该研究最令人惊讶的结果是,严格有序的配置并不优于具有一定程度随机性的配置;在金属纳米线取向的情况下的随机性起到增加导电性的作用,纳米线阵列在随机和有序方向配置下的电导率研究发表在最新一期的自然杂志“科学报告”上。该研究由Nelson Tansu,Daniel E.'39和Letric在光学和纳米电子学和电子与计算机工程系的Patricia M. Smith Endowed讲座教授以及主要作者,伯利恒地区高中生Milind Jagota进行。

在许多其他技术中,透明导体广泛用于平板显示器,触摸屏,太阳能电池和发光二极管。目前,由于其高导电性和高透明度,氧化铟锡(ITO)是用于透明导体的最广泛使用的材料。然而,基于ITO的技术存在几个问题。该材料稀缺,制造昂贵且易碎,这是现代柔性电子产品中使用的任何东西的特别不希望的特性,寻找替代ITO的研究人员越来越多地采用金属纳米线的随机网络来匹配ITO的透明度和导电性。基于金属纳米线的技术显示出比ITO膜更好的灵活性并且与制造工艺更兼容。然而,该技术仍处于发展的早期阶段,必须改进性能。目前的研究集中在杆取向对网络电导率的影响,以提高性能。

研究人员发现,通过略微限制均匀分布的方向,可以获得平行于对准方向的导电率的显着改善。然而,这种改进是以垂直导电率的较大下降为代价的。这些结果的一般形式与研究碳纳米管薄膜的研究人员所证明的一致。令人惊讶的是,发现高度有序的第二种情况对于的任何值都不能胜过各向同性网络;因此证明具有一定程度的随机性的连续取向构造优于高度有序的构型,该领域的先前研究已经研究了取向对3D碳纳米管复合材料的导电性的影响,发现轻微的取向度改善了导电性。计算模型已被用于研究2D随机杆分散体的渗透概率如何受杆取向的影响。其他人已经开发出一种更复杂的计算模型,能够计算3D棒状分散体的电导率,再次发现轻微程度的轴向排列可以提高电导率。

金属纳米线网络在各种形式的技术中具有很大的应用潜力,”Jagota说。“这种计算模型通过与先前公布的数据的良好匹配证明了其准确性,已经定量地证明了不同的取向配置如何影响金属纳米线网络的导电性,定向的限制可以显着提高单一方向的电导率,这在多种技术中是相关的,其中电流仅在一个方向上需要,”Tansu说。“令人惊讶的是,严格控制的取向配置没有表现出优异的导电性;取向的某种程度的随机性实际上起到提高网络导电性的作用。这种方法可能对改善光电子器件中的电流扩散产生巨大影响,特别是对于深度较弱的深紫外发射器p型接触层。

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