Desenvolvimento de filmes finos condutores transparentes de nanofios de prata depositados sobre substratos rígidos

Abstract

Este trabalho tem como proposta o desenvolvimento de um protocolo de baixo custo para produção de TCTFs (Filmes Finos Condutores Transparentes) à base de nanofios de prata (AgNWs) sobre substratos rígidos, e o aperfeiçoamento da técnica de deposição para a obtenção de uma camada homogênea, visando à otimização de suas propriedades ópticas e elétricas. Para isto, foram produzidos nanofios de prata com controle de comprimento e diâmetro, visando avaliar a influência destes parâmetros sobre as propriedades ópticas e elétricas dos TCTFs. Também foram investigados os efeitos do recozimento térmico na morfologia das redes de AgNWs e sobre as propriedades elétricas e ópticas dos TCTFs. Foram realizados estudos para o aperfeiçoamento da técnica de deposição para a obtenção de filmes homogêneos e, como resultado deste estudo, desenvolveu-se uma nova técnica de deposição (VMCV- Vibração Mecânica Controlada Vertical) registrada junto ao INPI (Instituto Nacional de Propriedade Intelectual).Os nanofios de prata foram sintetizados através do processo poliol, que utiliza um polímero (N-vinilpirrolidona) (PVP) como o agente de cobertura. As soluções preparadas de AgNWs foram depositadas sobre substratos rígidos (vidro/silício) para análises de superfícies topológicas e químicas, resultando em uma rede aleatória de nanofios. As redes de AgNWs foram caracterizadas pelas técnicas MEV-FEG, UV-Vis, XPS e DSC-TGA. O efeito do recozimento térmico sobre as redes de AgNWs foi investigado por meio de medições in situ da evolução das resistências elétricas, através da técnica de duas pontas, sobre uma chapa quente com sistema de controle de temperatura. Nossos melhores resultados exibem uma transparência óptica (~ 83% a 550 nm) equivalente a das películas finas de óxido de metal comercial (óxido de índio-óxido, ITO ou óxido de flúor e óxido de estanho, FTO) e resistência de folha de ~ 23 Ω/□.

This work proposes the development of a low cost protocol for the production of TCNTs based on silver nanowires (AgNWs) on rigid substrates, and the improvement of the deposition technique to obtain a higher layer homogeneous, aiming at the optimization of its optical and electrical properties. For this, silver nanowires with length and diameter control were produced, aiming to evaluate the influence of these parameters on the optical and electrical properties of TCTFs. The effects of thermal annealing on the morphology of AgNWs networks and on the electrical and optical properties of TCTFs were also investigated. Studies were carried out to improve the deposition technique to obtain more homogeneous films and, as a result of this study, a new deposition technique (VMCV - Vertical Controlled Mechanical Vibration) was developed with INPI (National Institute of Intellectual Property). Silver nanowires were synthesized through the polyol process, which uses a polymer (N-vinylpyrrolidone) (PVP) as the coating agent. The prepared solutions of AgNWs were deposited on rigid substrates (glass / silicon) for analysis of topological and chemical surfaces, resulting in a random network of nanowires. The networks of AgNWs were characterized by MEV-FEG, UV-Vis, XPS and DSC-TGA techniques. The effect of thermal annealing on the AgNWs networks was investigated by means of in situ measurements of the evolution of the electrical resistances, through the technique of two tips, on a hot plate with temperature control system. Our best results exhibit an optical transparency (~ 83% at 550 nm) equivalent to commercial metal oxide thin films (indium oxide-oxide, ITO or fluoride oxide and tin oxide, FTO) and sheet resistance of ~ 23 Ω / □.