Dans une nouvelle publication de Opto-Electronic Advances , les groupes de recherche du professeur Xuan-Ming Duan de l'Université Jinan de Guangzhou, Chine et du professeur Mei-Ling Zheng de l'Institut de physique et de chimie de l'Académie chinoise des sciences, Pékin, Chine discutent de la nanosoudure améliorée par plasmon de nanoparticules d'argent pour des électrodes à nanofils.

Ces dernières années, les électrodes à nanofils métalliques ont été largement utilisées dans de nouveaux photodétecteurs, circuits flexibles, cellules solaires, panneaux tactiles, etc. L'écriture directe par laser femtoseconde (FsLDW), basée sur la photoréduction induite par absorption multiphotonique, est utilisée pour construire des nanofils Ag NWs) pour des modèles techniques en deux et trois dimensions avec une résolution submicronique. Cette technologie présente des avantages uniques de haute résolution, de véritable tridimensionnalité et de flexibilité. Cependant, les Ag NW construits par FsLDW sont composés de petites nanoparticules d'Ag (NP). Il y a des vides ou des revêtements polymères entre les NP Ag, ce qui entraîne une mauvaise conductivité électrique. Par conséquent, afin d'augmenter la conductivité des Ag NW à écriture directe et de réduire sa résistance, il est nécessaire de réduire l'écart entre les Ag NP et d'augmenter la surface de contact pour réduire la dissipation d'énergie des électrons conducteurs dans l'électrode. Pour les électrodes Ag NWs par irradiation laser, l'effet photothermique peut augmenter considérablement la surface de contact des Ag NPs adjacents et améliorer la conductivité de l'électrode Ag NWs. Ce protocole fournit une nouvelle solution à haute efficacité pour obtenir une amélioration de la conductivité des nanofils sur une grande surface, à haute uniformité et à motifs.

Le groupe de recherche du professeur Xuan-Ming Duan de l'Institut de technologie photonique de l'Université de Jinan et le groupe de recherche du professeur Mei-Ling Zheng de l'Institut de physique et de chimie de l'Académie chinoise des sciences ont proposé conjointement une méthode optique pour améliorer la conductivité électrique des Ag NW par nanosoudure laser améliorée par plasmon (PLNS) (Figure 1a). Cette méthode utilise intelligemment les caractéristiques structurelles des Ag NW fabriqués par FsLDW. Les NW sont composés d'agrégats de NP réduits par l'effet d'absorption multiphotonique, et des "points chauds" de plasmons sont générés parmi les NP sous irradiation laser (Figure 1b, c). La connexion ou la soudure locale des Ag NPs à température ambiante est obtenue par un effet photothermique amélioré par plasmon, ce qui peut augmenter considérablement la zone de contact entre les Ag NPs et améliorer la conductivité des NW. Contrairement au recuit de chauffage traditionnel, la partie chauffante de cette méthode est uniquement localisée près du point chaud, ce qui ne causera pas de dommages thermiques au substrat (Figure 1d, e).

Cette technologie de nanosoudure au laser ne nécessite pas de post-traitement compliqué et augmente directement la conductivité de l'électrode Ag NWs fabriquée par FsLDW. Une étude plus approfondie de l'influence de la densité de puissance laser et du temps de nanosoudure sur la conductivité des Ag NW montre que la résistance des Ag NW diminue de manière significative avec l'augmentation de la densité de puissance laser ou du temps de nanosoudure. Comme le montre la figure 2a, b, l'augmentation de la conductivité a tendance à être saturée. En effet, les NP et les nanogaps disponibles pour la nanosoudure diminuent progressivement à mesure que le temps d'irradiation laser augmente. Dans les conditions expérimentales optimisées, la densité de puissance du laser était de 9,55 MW/cm ² et le temps de nanosoudure était de 15 minutes. La conductivité maximale a été augmentée à 2,45 × 10 ⁷ S/m, soit 39 % de l'Ag en vrac. Cette recherche fournit une méthode efficace, contrôlable et peu coûteuse pour améliorer la conductivité des Ag NW et favorise l'application des électrodes FsLDW d'Ag NW en tant que substrats SERS actifs, électrodes transparentes, condensateurs, diodes électroluminescentes et panneaux solaires à couche mince. cellules.