135-0962-4103
以高階注入的高能隙金屬氧化物如氧化銦錫(ITO)形成的透明導電膜在光電產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用非常成功，舉凡平面顯示器、太陽能電池和觸控面板等都須使用。然而除須兼顧薄膜的透明度和電性外，軟性電子元件所需的透明導電膜還須具備可繞曲特性，若仍選擇容易因為彎曲而產(chǎn)生缺陷的金屬氧化物薄膜時，元件的可繞曲次數(shù)和可彎曲程度便會受到限制，進而影響到可應(yīng)用范圍。除此之外，常用銦錫氧化物中的銦屬于稀有金屬，被大量使用之后，容易發(fā)生原料短缺、價格上漲的缺點，因此開發(fā)具備柔韌性的透明導電膜對軟性電子元件技術(shù)發(fā)展很重要。
除了金屬氧化物之外，兼具可見光穿透性和導電特性的材料還有非常薄的金屬膜及導電高分子兩大類，問題是為何現(xiàn)今產(chǎn)品大量使用的是ITO而非上述兩者？
ITO電阻值較其他材料低
在西元1976年時，Haacke提出一個用來篩選適合透明導電用途的材料的參數(shù)ψ(FigureofMerit)，定義為薄膜穿透度的十次方除以其表面電阻值(SheetResistance)，ψ值愈大代表該薄膜的光穿透度愈高，表面電阻值愈小。如銀金屬的最大ψ值在薄膜厚度為1奈米(nm)時，其光穿透度可以達到90%，且表面電阻值只有16.3Ω/sq，同時具有可繞曲性。
但要制造1奈米均勻連續(xù)的薄膜很困難，而且在如此薄的狀況下，表面自由載子的散射也會降低有效導電度。反觀ITO在薄膜厚度為1,000奈米時達到最大ψ值，約為銀的最大ψ值的十倍，其光穿透度和銀薄膜相近，約為90%，而其表面電阻卻只有銀的十分之一，由此觀之則不難理解ITO被成功運用的原因。另一個選擇是具有優(yōu)異可繞曲性的高分子材料，因此利用共軛雙鍵系統(tǒng)中的π電子導電的導電高分子，有可能取代金屬氧化物而成為軟性電子元件的電極材料。
但要制造1奈米均勻連續(xù)的薄膜很困難，而且在如此薄的狀況下，表面自由載子的散射也會降低有效導電度。反觀ITO在薄膜厚度為1,000奈米時達到最大ψ值，約為銀的最大ψ值的十倍，其光穿透度和銀薄膜相近，約為90%，而其表面電阻卻只有銀的十分之一，由此觀之則不難理解ITO被成功運用的原因。另一個選擇是具有優(yōu)異可繞曲性的高分子材料，因此利用共軛雙鍵系統(tǒng)中的π電子導電的導電高分子，有可能取代金屬氧化物而成為軟性電子元件的電極材料。
具有導電性的高分子材料種類繁多，如聚乙炔(Polyacetylene)、聚苯胺(Polyaniline)、聚咇咯(Polypyrrole)、聚吩(Polythiophene)等，然而考慮到必須兼顧透明及高導電度的特性下，目前最成功的材料是Polythiophene系列中的Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)-PEDOT(產(chǎn)品型態(tài)多為溷和Polystyrenesulfonicacid-PSS的水溶液)(圖1)，材料業(yè)者如Agfa和H.C.Starck已可推出導電率接近1,000S/cm的產(chǎn)品，可用來制作具有光穿透率大于80%、表面電阻約200Ω/sq和高度可繞曲性的導電基板。
在西元1976年時，Haacke提出一個用來篩選適合透明導電用途的材料的參數(shù)ψ(FigureofMerit)，定義為薄膜穿透度的十次方除以其表面電阻值(SheetResistance)，ψ值愈大代表該薄膜的光穿透度愈高，表面電阻值愈小。如銀金屬的最大ψ值在薄膜厚度為1奈米(nm)時，其光穿透度可以達到90%，且表面電阻值只有16.3Ω/sq，同時具有可繞曲性。
但要制造1奈米均勻連續(xù)的薄膜很困難，而且在如此薄的狀況下，表面自由載子的散射也會降低有效導電度。反觀ITO在薄膜厚度為1,000奈米時達到最大ψ值，約為銀的最大ψ值的十倍，其光穿透度和銀薄膜相近，約為90%，而其表面電阻卻只有銀的十分之一，由此觀之則不難理解ITO被成功運用的原因。另一個選擇是具有優(yōu)異可繞曲性的高分子材料，因此利用共軛雙鍵系統(tǒng)中的π電子導電的導電高分子，有可能取代金屬氧化物而成為軟性電子元件的電極材料。
具有導電性的高分子材料種類繁多，如聚乙炔(Polyacetylene)、聚苯胺(Polyaniline)、聚咇咯(Polypyrrole)、聚吩(Polythiophene)等，然而考慮到必須兼顧透明及高導電度的特性下，目前最成功的材料是Polythiophene系列中的Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)-PEDOT(產(chǎn)品型態(tài)多為溷和Polystyrenesulfonicacid-PSS的水溶液)(圖1)，材料業(yè)者如Agfa和H.C.Starck已可推出導電率接近1,000S/cm的產(chǎn)品，可用來制作具有光穿透率大于80%、表面電阻約200Ω/sq和高度可繞曲性的導電基板。
但要制造1奈米均勻連續(xù)的薄膜很困難，而且在如此薄的狀況下，表面自由載子的散射也會降低有效導電度。反觀ITO在薄膜厚度為1,000奈米時達到最大ψ值，約為銀的最大ψ值的十倍，其光穿透度和銀薄膜相近，約為90%，而其表面電阻卻只有銀的十分之一，由此觀之則不難理解ITO被成功運用的原因。另一個選擇是具有優(yōu)異可繞曲性的高分子材料，因此利用共軛雙鍵系統(tǒng)中的π電子導電的導電高分子，有可能取代金屬氧化物而成為軟性電子元件的電極材料。
具有導電性的高分子材料種類繁多，如聚乙炔(Polyacetylene)、聚苯胺(Polyaniline)、聚咇咯(Polypyrrole)、聚吩(Polythiophene)等，然而考慮到必須兼顧透明及高導電度的特性下，目前最成功的材料是Polythiophene系列中的Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)-PEDOT(產(chǎn)品型態(tài)多為溷和Polystyrenesulfonicacid-PSS的水溶液)(圖1)，材料業(yè)者如Agfa和H.C.Starck已可推出導電率接近1,000S/cm的產(chǎn)品，可用來制作具有光穿透率大于80%、表面電阻約200Ω/sq和高度可繞曲性的導電基板。
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