Определение типа проводимости композиционного оптически прозрачного проводящего покрытия на основе ориентированных сетей платины
Институты и факультеты
Главная \ Наука \ Научные издания КФУ \ Ученые записки Казанского университета \ Ученые записки Казанского университета. Серия Естественные науки \ Архив

Определение типа проводимости композиционного оптически прозрачного проводящего покрытия на основе ориентированных сетей платины

Г.Р. Низамеева1,2, И.Р. Низамеев1, М.К. Кадиров1

1Институт органической и физической химии им. А.Е. Арбузова

ФИЦ Казанский научный центр РАН, г. Казань, 420088, Россия

2Казанский национальный исследовательский технологический университет,

г. Казань, 420015, Россия

 

ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ

Полный текст PDF

DOI: 10.26907/2542-064X.2023.1.23-36

Для цитирования: Низамеева Г.Р., Низамеев И.Р., Кадиров М.К. Определение типа проводимости композиционного оптически прозрачного проводящего покрытия на основе ориентированных сетей платины // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Естеств. науки. – 2023. – Т. 165, кн. 1. – С. 23–36. – doi: 10.26907/2542-064X.2023.1.23-36.

For citation: Nizameeva G.R., Nizameev I.R., Kadirov M.K. Determination of a transparent conductive composite coating’s conductivity type based on oriented platinum networks. Uchenye Zapiski Kazanskogo Universiteta. Seriya Estestvennye Nauki, 2023, vol. 165, no. 1, pp. 23–36. doi: 10.26907/2542-064X.2023.1.23-36. (In Russian)

 

Аннотация

В работе рассмотрен способ определения типа электропроводности ранее разработанного композиционного оптически прозрачного проводящего покрытия на основе ориентированных сетей платины, внедренных в полимерную матрицу. Электропроводящие прозрачные покрытия для устройств с сенсорными экранами представляют огромный интерес, и эта область в настоящее время активно развивается. Главная тенденция – поиск альтернативы для массово используемого оксида индия-олова (ITO), который имеет ряд недостатков: в первую очередь, это отсутствие гибкости покрытия. Решение этой проблемы в современных научных работах видится в использовании различных композиционных материалов металл – полимер. Такой материал должен обладать хорошей прозрачностью в оптическом диапазоне и низким значением поверхностного сопротивления. Однако тип проводимости материала может определяться как полимерной матрицей, так и металлическим каркасом. Тип проводимости будет определять электрофизические свойства композиционного материала, поэтому важно корректно его идентифицировать. В работе представлена система для проведения таких исследований. В основе методики лежит исследование температурной зависимости поверхностного сопротивления материала.

Ключевые слова: токопроводящее покрытие, оптическая прозрачность, металлические сети, ориентированные системы, платина, поли (3,4-этилендиокситиофен) полистиролсульфонат, полимерная матрица, проводимость

Благодарности. Работа выполнена в рамках государственного задания ФИЦ КазНЦ РАН.

Литература

  1. Ginley D.S., Perkins J.D. Transparent conductors // Handbook of Transparent Conductors / Ed. by D. S. Ginley. – N. Y.; Heidelberg; Dordrecht; London: Springer, 2011. – P. 1–26.
  2. Wager J.F., Keszler D.A., Presley R.E. Transparent Electronics. – N. Y.: Springer, 2008. – vii, 212 p.
  3. Степанов А.А., Смирнов А.Г. Структура, морфология и электрофизические свойства прозрачных наносетчатых пленок алюминия // Докл. Белорус. гос. ун-та информатики и радиоэлектроники. – 2012. – Вып. 5. – С. 21–27.
  4. Hotovy J., Hüpkes J., Böttler W., Marins E., Spiess L., Kups T., Smirnov V., Hotovy I., Kováč J. Sputtered ITO for application in thin-film silicon solar cells: Relationship between structural and electrical properties // Appl. Surface Sci.. – 2013. – V. 269. – P. 81–87. – doi: 10.1016/j.apsusc.2012.10.180.
  5. López-Naranjo E.J., González-Ortiz L.J., Apátiga L.M., Rivera-Muñoz E.M., Manzano-Ramírez A. Transparent electrodes: A review of the use of carbon-based nanomaterials // J. Nanomater. – 2016. – V. 2016. – Art. 4928365. – doi: 10.1155/2016/4928365.
  6. Yang Ch.-W., Park J.-W. The cohesive crack and buckle delamination resistances of indium tin oxide (ITO) films on polymeric substrates with ductile metal interlayers // Surf. Coat. Technol. – 2010. – V. 204, No 16–17. – P. 2761–2766. – doi: 10.1016/j.surfcoat.2010.02.033.
  7. Dodabalapur A. Organic and polymer transistors for electronics // Mater. Today. – 2006. – V. 9, No 4. – P. 24–30. – doi: 10.1016/S1369-7021(06)71444-4.
  8. Lee J., Lee P., Lee H., Lee D., Lee S.S., Ko S.H. Very long Ag nanowire synthesis and its application in a highly transparent, conductive and flexible metal electrode touch panel // Nanoscale. – 2012. – V. 4, No 20. – P. 6408–6414. – doi: 10.1039/C2NR31254A.
  9. Park S., Vosguerichian M., Bao Z. A review of fabrication and applications of carbon nanotube film-based flexible electronics // Nanoscale. – 2013. – V. 5, No 5. – P. 1727–1752. – doi: 10.1039/C3NR33560G.
  10. Novoselov K.S., Fal’ko V.I., Colombo L., Gellert P.R., Schwab M.G., Kim K. A roadmap for graphene // Nature. – 2012. – V. 490, No 7419. – P. 192–200. – doi: 10.1038/nature11458.
  11. Ji Q., Zhang Y., Zhang Y., Liu Z. Chemical vapour deposition of group-VIB metal dichalcogenide monolayers: Engineered substrates from amorphous to single crystalline // Chem. Soc. Rev. – 2015. – V. 44, No 9. – P. 2587–2602. – doi: 10.1039/C4CS00258J.
  12. Ho M.D., Liu Y., Dong D., Zhao Y., Cheng W. Fractal gold nanoframework for highly stretchable transparent strain-insensitive conductors // Nano Lett. – 2018. – V. 18, No 6. – P. 3593–3599. – doi: 10.1021/acs.nanolett.8b00694.
  13. He K., Jiang Y., Wang T., Liu Z., Wang M., Pan L., Chen X. Assemblies and composites of gold nanostructures for functional devices // Aggregate. – 2022. – V. 3, No 4. – Art. e57. – doi: 10.1002/agt2.57.
  14. Shang L., Zhao Y., Kong X.Y., Shi R., Waterhouse G.I., Wen L., Zhang T. Underwater superaerophobic Ni nanoparticle-decorated nickel–molybdenum nitride nanowire arrays for hydrogen evolution in neutral media // Nano Energy. – 2020. – V. 78. – Art. 105375. – doi: 10.1016/j.nanoen.2020.105375.
  15. Sofiah A.G.N., Samykano M., Kadirgama K., Mohan R.V., Lah N.A.C. Metallic nanowires: Mechanical properties – theory and experiment // Appl. Mater. Today. – 2018. – V. 11. – P. 320–337. – doi: 10.1016/j.apmt.2018.03.004.
  16. Vossen J.L. Transparent conducting films // J. Vac. Sci. Technol. – 1976. – V. 13, No 1. – P. 116. – doi: 10.1116/1.568875.
  17. Chopra K.L., Major S., Pandya D.K. Transparent conductors – a status review // Thin Solid Films. – 1983. – V. 102, No 1. – P. 1–46. – doi: 10.1016/0040-6090(83)90256-0.
  18. Fraser D.B., Cook H.D. Highly conductive, transparent films of sputtered In2−xSnxO3−y // J. Electrochem. Soc. – 1972. – V. 119, No 10. – Art. 1368. – doi: 10.1149/1.2403999.
  19. Haacke G. Transparent electrode properties of cadmium stannate // Appl. Phys. Lett. – 1976. – V. 28, No 10. – P. 622–623.
  20. Haacke G. Evaluation of cadmium stannate films for solar heat collectors // Appl. Phys. Lett. – 1977. – V. 30, No 8. – P. 380–381. – doi: 10.1063/1.89439.
  21. Krishnakumar V., Ramamurthi K., Kumaravel R., Santhakumar K. Preparation of cadmium stannate films by spray pyrolysis technique // Curr. Appl. Phys. – 2009. – V. 9, No 2. – P. 467–471. – doi:  10.1016/j.cap.2008.04.006.
  22. Степанов А. Л. Плазмонная нанооптика на поверхности металла // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Физ.-матем. науки. – 2010. – Т. 152, кн. 3. – С. 148–156.
  23. Aranovich J., Ortiz A., Bube R.H. Optical and electrical properties of ZnO films prepared by spray pyrolysis for solar cell applications // J. Vacuum Sci. Technol. – 1979. – V. 16, No 4. – P. 994–1003. – doi: 10.1116/1.570167.
  24. Minami T. New n-type transparent conducting oxides // MRS Bull. – 2000. – V. 25, No 8. – P. 38–44. – doi: 10.1557/mrs2000.149.
  25. Minami T., Nanto H., Takata S. Highly conductive and transparent aluminum doped zinc oxide thin films prepared by RF magnetron sputtering // Jpn. J. Appl. Phys. – 1984. – V. 23, No 5A. – Art. L280. – doi: 10.1143/JJAP.23.L280.
  26. Nizameeva G.R., Nizameev I.R., Nefedev E.S., Kadirov M.K. Optical transparency and conductivity of oriented platinum nanonetworks on a glass // J. Phys.: Conf. Ser. – 2020. – V. 1695, No 1. – Art. 012007. – doi: 10.1088/1742-6596/1695/1/012007.
  27. Nizameev I., Nizameeva G., Kadirov M. Transparent conductive layer based on oriented platinum networks // ChemistrySelect. – 2019. – V. 4, No 46. – P. 13564–13568. – doi: 10.1002/slct.201904293.
  28. Nizameev I.R., Nizameeva G.R., Kadirov M.K. Optically transparent conductive layer based on oriented metal networks // J. Phys: Conf. Ser. – 2019. – V. 1410, No 1. – Art. 012038. – doi: 10.1088/1742-6596/1410/1/012038.
  29. Kadirov M.K., Nizameev I.R., Zakharova L.Y. Platinum nanoscale lattice on a graphite surface using cetyltrimethylammonium bromide hemi- and precylindrical micelle templates // J. Phys. Chem. C. – 2012. – V. 116, No 20. – P. 11326–11335. – doi: 10.1021/jp211826x.
  30. Kadirov M.K., Litvinov A.I., Nizameev I.R., Zakharova L.Y. Adsorption and premicellar aggregation of CTAB molecules and fabrication of nanosized platinum lattice on the glass surface // J. Phys. Chem. C. – 2014. – V. 118, No 34. – P. 19785–19794. – doi: 10.1021/jp503988a.
  31. Nizameev I.R., Muscat A.J., Motyakin M.V., Grishin M.V., Zakharova L.Y., Nizameeva G.R., Kadirov M.K. Surfactant templated oriented 1-D nanoscale platinum and palladium systems on a modified silicon surface // Nano-Struct. Nano-Objects. – 2019. – V. 17. – P. 1–6. – doi: 10.1016/j.nanoso.2018.10.004.
  32. Алтунин К.К. Гигантское усиление света в металлических нанокластерах и наноагрегатах в нанокомпозитном покрытии солнечных панелей // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Физ.-матем. науки. – 2010. – Т. 152, кн. 3. – С. 19–26.
  33. Kirchmeyer S., Reuter K. Scientific importance, properties and growing applications of poly (3,4-ethylenedioxythiophene) // J. Mater. Chem. – 2005. – V. 15, No 21. – P. 2077–2088. – doi: 10.1039/B417803N.
  34. Почтенный А.Е., Мисевич А.В., Долгий В.К. Особенности температурной зависимости проводимости композитных пленок PEDOT:PSS-металлические наночастицы // Труды Белорус. гос. технол. ун-та. Сер. 3: Физ.-матем. науки и информатика. – 2011. – Вып. 6. – С. 60–62.
  35. Aleshin A.N., Williams S.R., Heeger A.J. Transport properties of poly (3,4-ethylenedioxy­thiophene)/poly (styrenesulfonate) // Synthetic Metals. – 1998. – V. 94, No 2. – P. 173–177.
  36. Olivare A., Cosme I., Mansurova S., Kosarev A., Martinez H.E. Study of electrical conductivity of PEDOT:PSS at temperatures > 300 K for hybrid photovoltaic applications // Proc. 2015 12th Int. Conf. on Electrical Engineering, Computing Science and Automatic Control (CCE). – IEEE, 2015. – P. 1–3. – doi: 10.1109/ICEEE.2015.7357906.
  37. Peng Y., He Z., Diyaf A., Ivaturi A., Zhang Z., Liang C., Wilson J.I. Manipulating hybrid structures of polymer/a-Si for thin film solar cells // Appl. Phys Lett. –2014. – V. 104, No 10. – Art. 103903. – doi: 10.1063/1.4867474.
  38. Hwan J.H., Ho K.D., Kim S.C., Bae T.S., Bum C.K., Yoon R.S. Organic-inorganic hybrid thin film solar cells using conducting polymer and gold nanoparticles // Appl. Phys Lett. – 2013. – V. 102, No 18. – Art. 183902. – doi: 10.1063/1.4804377.

Поступила в редакцию 23.12.2022

Принята к публикации 25.01.2023

 

Низамеева Гулия Ривалевна, кандидат химических наук, младший научный сотрудник лаборатории физико-химической экологии; ассистент кафедры физики

Институт органической и физической химии им. А.Е. Арбузова ФИЦ Казанский научный центр РАН

ул. Ак. Арбузова, д. 8, г. Казань, 420088, Россия

Казанский национальный исследовательский технологический университет

ул. Карла Маркса, д. 68, Казань, 420015, Россия

E-mail: guliya.riv@gmail.com

 

Низамеев Ирек Рашатович, кандидат химических наук, заведующий лабораторией физико-химической экологии

Институт органической и физической химии им. А.Е. Арбузова ФИЦ Казанский научный центр РАН

ул. Ак. Арбузова, д. 8, г. Казань, 420088, Россия

E-mail: irek.rash@gmail.com

 

Кадиров Марсил Кахирович, доктор химических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории физико-химической экологии

Институт органической и физической химии им. А.Е. Арбузова ФИЦ Казанский научный центр РАН

ул. Ак. Арбузова, д. 8, г. Казань, 420088, Россия

E-mail: kamaka59@gmail.com

 

 

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


Версия для печати Версия для печати
Ключевые слова: Низамеева, Ученые записки
Вход в личный кабинет
Ваш логин
Ваш пароль
Забыли пароль? Регистрация