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新發表的導電材質製作技術

2008年11月14日 尚無評論
【CEATEC】日立麥克賽爾開發出用ITO奈米粒子製成的塗佈型透明導電薄膜

 

DATE 2008/10/08

  【日經BP社報導】

圖1:此次開發的ITO奈米粒子的電子顯微鏡照片(上)和採用改粒子製成的透明導電膜的特性。
圖2:將ITO奈米粒子塗在捲狀樹脂膜上形成的薄膜(左)和使用該粒子製成的噴墨印表機油墨(右)。

  日立麥克賽爾開發出了採用粒徑為20nm左右的ITO(銦錫氧化物)粒子製成的塗佈型透明導電膜,並在“CEATEC JAPAN 2008”上展出。特點是通過將粒徑縮小為奈米尺寸,使塗佈型薄膜的光學特性也得以提高。目標是用於柔性觸控螢幕等用途。該公司表示,“希望在兩年內實現實用化”。

  實現ITO的奈米粒子化是由於改進了水熱合成法(在高溫高壓熱水條件下的合成法)。詳細技術沒有透露,不過應用了該公司所擅長的磁記錄用氧化鐵合成法。通過縮小粒徑,使全部光線透射率提高至87%以上,霧度(Haze)降低為2%以下,從而提高了光學特性(圖1)。

  在該ITO奈米粒子中添加樹脂黏合劑,涂到薄膜上製成透明導電膜。此次還開發出了使用該粒子製成的噴墨印表機油墨(圖2)。使油墨中的奈米粒子分散的技術中還採用了該公司的磁體技術。

  日立認為,由於提高了光學特性,因此塗佈型ITO可以取代此前一直使用的濺鍍型ITO。該公司最希望將其應用於彎曲使用的柔性觸控螢幕。儘管也可利用濺鍍在樹脂膜上製成ITO膜,但彎曲後容易折斷,因此在柔性方面存在一定限制。而塗佈型薄膜即使彎曲為5mm直徑的圓形也可承受。除觸控螢幕外,還希望應用於電子紙用電極。價格方面,該公司表示,“盡量和濺鍍型ITO相同或便宜一些”。(記者:藤堂 安人)

■日文原文
【CEATEC】日立マクセル,ITOナノ粒子を使った塗布型の透明導電フィルムを開発

東海大開發出不使用銦的新型透明導電材料

 

DATE 2007/11/01

  【日經BP社報導】

圖1:手持Mg(OH)2結晶模型介紹新透明導電膜的東海大學副教授千葉
圖2:黑色膜只需在水蒸氣環境下“放置”即可在10~15分後成為透明
圖3:完全透明
圖4:可見光區域的透射率平均約為90%。紅線為該材料的透射率

  東海大學開發工學系的研究人員于2007年10月30日宣佈利用以氫氧化鎂(Mg(OH)2)為主要成分的材料開發出了透明導電膜。雖然目前導電膜的電阻率等特性還比較低,但由於材料採購成本低,製造工藝簡單等特點,東海大學打算用其替代液晶面板中使用的透明導電膜ITO(銦-錫-氧)。

  透明導電膜的開發者是東海大學開發工學系教授久慈俊郎和副教授千葉雅史。透明導電膜的元素為鎂(Mg)、氧(O)、氫(H)、碳(C)。從X射線分析的結構來看,該導電膜“為(Mg(OH)2)結晶中嵌入C的結構”(久慈)。(Mg(OH)2)結晶本身透明。因此可以認為:“(Mg(OH)2)結晶提供了透明性,結晶中的C網路提供了導電性”(千葉)。

Mg與水反應呈透明

  製造工藝採用RF磁控管濺射法。通過在低真空中濺射金屬Mg和石墨,形成Mg和C的混合物膜。製造時無需溫度調整,基本為室溫。之後,只需把薄膜在水蒸氣環境下放置10~15分鐘,H2O和Mg就會緩緩發生反應,使原本不透明的薄膜轉變為透明。“(除加入了碳外)原理與金屬Mg放入水中發生放熱反應,生成(Mg(OH)2)和H2一樣”(久慈)。製成的透明導電膜的厚度為2.4μm。結晶粒徑為幾十~幾百nm。

  如果在濺射中不加入C,“將會生成電阻率非常高的絕緣體結晶”(久慈)。此次經過確認,通過加入C,電阻率能夠達到10-1(Ωcm)左右。與ITO的10-4(Ωcm)相比,該電阻率數值過大。即便如此,“ITO和ZnO最初開發的時候也僅為10-1(Ωcm)左右。所以通過今後的研究,相信電阻率能夠大幅下降”(千葉)。“通過調整C的比例,對C網路進行優化,這種材料能夠在維持透明性的同時超過ITO的導電性”(久慈)。

  與此相比,新材料的光透射率已經比較高。加入C後成膜的材料的光透射率在380nm~1μm的波長區域中為平均89.8%。在紅外區域的透射率更高。“我們正考慮在今後通過縮小粒徑,提高均一性,降低反射率(千葉)。

  實用化所面臨的課題還有很多。“對於膜對底板的帖附性、阻值的穩定性、溫度依賴性、是否是半導體的驗證才剛剛開始”(久慈)。不過,Mg(OH)2雖然會在330℃時分解為MgO和H2O,但是在100℃以下時基本能夠保持穩定。

與廠商合作研究,爭取實現實用化

  久慈呼籲廠商參與研發:“我們不打算讓這項研究停留在大學裏。而是希望與廠商合作,積極發展實用化”。目前,從事碳奈米管開發的廠商Aiesec Nano中部公司已決定參加。(記者:野澤 哲生)

■日文原文
東海大,インジウムを使わない新しい透明導電材料を開発

以上新聞取自 日經BP 技術在線, 版權屬原作者所有
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2008年11月12日 尚無評論
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2008年11月12日 尚無評論
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2008年11月11日 尚無評論
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