ساخت خطوط رسانای نقره به روش پوشش دهی پاششی

الموضوعات : فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

علیرضا قهرمانی ¹ , علی مشرقی ²

1 - دانشکده مهندسی و علم مواد، دانشگاه صنعتی شیراز، شیراز، ایران
2 - دانشکده مهندسی و علم مواد، دانشگاه صنعتی شیراز، شیراز، ایران

تاريخ الإرسال : 04 الخميس , رمضان, 1445 تاريخ التأكيد : 20 الإثنين , شوال, 1445 تاريخ الإصدار : 08 الإثنين , ربيع الثاني, 1445

الکلمات المفتاحية: مقاومت الکتریکی, لایه رسانای نقره, پوشش دهی پاششی,

ملخص المقالة :

چکیده مقدمه: خطوط رسانای نقره کاربرد وسیعی در الکترونیک و اپتوالکترونیک دارند. روش‌های مختلفی برای لایه‌نشانی خطوط رسانای نقره گزارش شده است. در این مقاله، به لایه‌نشانی خطوط رسانای نقره به روش پاشیدن جوهر نقره پرداخته شده است. ابتدا جوهر نقره به روش لویس-واکر سنتز و سپس به منظور حصول قابلیت پاشش، با اتانول رقیق گردید. از آنجایی که در حین پاشش دمای زیر لایه بالاست، هر دو مرحله لایه‌نشانی و آنیل یکجا انجام شد. روش: برای سنتز جوهر نقره از استات نقره به عنوان منبع نقره، از هیدروکسید آمونیوم به عنوان عامل پایدار کننده و از فرمیک اسید به عنوان عامل کاهنده استفاده شد. در آخر جوهر حاصل با اتانول رقیق شد، که قابلیت پاشش بر روی زیرلایه را داشته باشد. پاشیدن جوهر بر روی زیرلایه با استفاده از قلم رنگ‌پاش و دمش گاز نیتروژن انجام شد. در حین پاشش زیر لایه در دمای بالا بود که همزمان فرآیند آنیل هم انجام شود. یافته­ ها: پارامتر های مختلف فرآیند مورد بررسی قرار گرفت. ابتدا نسبت بهینه جوهر به اتانول برابر با 1 به 10 تعیین گردید. مشاهده شد که 60 بار سیکل 3 ثانیه پاشش و 5 ثانیه توقف، لایه نقره با ضخامت 3 μm  حاصل می‌کند. با بررسی تاثیر دمای زیرلایه در حین پاشش، دمای بهینه180 ˚C بدست آمد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان داد که پوشش حاصل در دمای 40 ˚C گسسته و جزیره‌ای است، پوشش حاصل در دمای 280 ˚C گسسته و ورقه ورقه‌ای بوده، اما پوشش حاصل در دمای 180 ˚C پیوسته می باشد. نتایج پراش پرتو ایکس نیز نشان داد که پوشش لایه نشانی شده در دمای 40 ˚C حاوی مخلوطی از فازهای نقره و استات نقره است، اما پوشش اعمال شده در دماهای 180 ˚C و 280 ˚C تنها حاوی فاز نقره است. نتیجه­ گیری: نشان داده شد که با پاشیدن جوهر رقیق شده نقره بر روی زیر لایه می‌توان لایه نقره مناسب ایجاد کرد. در نهایت مقاومت ویژه لایه نقره اعمال شده تحت شرایط بهینه برابر باΩm   1.4 × 10^-7بدست آمد.

المصادر:

[1]   Yang Y, Yuan W, Zhang X, Ke Y, Qiu Z, Luo J, Tang Y, Wang C, Yuan Y,  Huang Y. A review on structuralized current collectors for high-performance lithium-ion battery anodes. Applied Energy. 2020; 276 : 115464.

[2] Chu H C, Tuan H Y. High-performance lithium-ion batteries with 1.5 μm thin copper nanowire foil as a current collector. Journal of Power Sources. 2017; 346: 40-48.

[3] Yüce C, König M, Willenbacher N. Rheology and screen-printing performance of model silver pastes for metallization of Si-solar cells. Coatings. 2018; 8: 406.

[4] سجاد کشاورز، علی مشرقی، سنتز جوهر نقره و چاپ مستقیم آن به عنوان جمع‌کننده جریان در سلول‌های خورشیدی حساس شده با رنگینه ، مجله مواد نوین/ جلد 13/شماره 49 /پاییز ١401، صفحه 41-56.

[5] Wu P C, Lai Y C, Lee P I, Chiang M T, Chou J, Chuang T H. Sputtering of Ag (111) nanotwinned films on Si (100) wafers for backside metallization of power devices. Journal of Materials Science: Materials in Electronics. 2021; 32: 7319-7329.

[6] Kim, H, Kim J G, Park J W, Chu C N. Selective copper metallization of nonconductive materials using jet-circulating electrodeposition. Precision Engineering. 2018; 51: 153-159.

[7] Walker S B, Lewis J A. Reactive Silver Inks for Patterning High-Conductivity Features at Mild Temperatures. Journal of the American Chemical Society. 2012; 134: 1419-1421.

[8] Walker S B, Lewis JA. Ink Composition for Making A Conductive Silver Structure. U.S. Patent Application. 2012; 14:368,202.

[9] Pawlek F, Rogalla D. The electrical resistivity of silver, copper, aluminium, and
zinc as a function of purity in the range 4–298° K. Cryogenics. 1966; 6: 14-20.