液晶導(dǎo)電薄膜：氧化銦錫(ITO)與銀納米線(xiàn)(SNW)對(duì)比

現(xiàn)有的透明導(dǎo)體主要使用氧化銦錫(ITO)；銦被歸為稀土金屬，主要儲(chǔ)量位于中國(guó)。ITO對(duì)各種電子設(shè)備的普及作出了很大貢獻(xiàn)，特別是電子顯示器和太陽(yáng)能電池。要制造透明導(dǎo)體，需要在真空腔中使用汽相沉積工藝將ITO濺鍍到目標(biāo)基板上，然后對(duì)帶涂層的基板（通常是玻璃）進(jìn)行化學(xué)蝕刻和圖案設(shè)計(jì)處理，以形成用于觸摸屏中的透明導(dǎo)體。

ITO導(dǎo)電玻璃是在鈉鈣基或硅硼基基片玻璃的基礎(chǔ)上，利用磁控濺射的方法鍍上一層氧化銦錫（俗稱(chēng)ITO）膜加工制作成的。液晶顯示器專(zhuān)用ITO導(dǎo)電玻璃，還會(huì)在鍍ITO層之前，鍍上一層二氧化硅阻擋層，以阻止基片玻璃上的鈉離子向盒內(nèi)液晶里擴(kuò)散。高檔液晶顯示器專(zhuān)用ITO玻璃在濺鍍ITO層之前基片玻璃還要進(jìn)行拋光處理，以得到更均勻的顯示控制。液晶顯示器專(zhuān)用ITO玻璃基板一般屬超浮法玻璃，所有的鍍膜面為玻璃的浮法錫面。因此，最終的液晶顯示器都會(huì)沿浮法方向，規(guī)律的出現(xiàn)波紋不平整情況。

在濺鍍ITO層時(shí)，不同的靶材與玻璃間，在不同的溫度和運(yùn)動(dòng)方式下，所得到的ITO層會(huì)有不同的特性。一些廠家的玻璃ITO層常常表面光潔度要低一些，更容易出現(xiàn)“麻點(diǎn)”現(xiàn)象；有些廠家的玻璃ITO層會(huì)出現(xiàn)高蝕間隔帶，ITO層在蝕刻時(shí)，更容易出現(xiàn)直線(xiàn)放射型的缺劃或電阻偏高帶；另一些廠家的玻璃ITO層則會(huì)出現(xiàn)微晶溝縫。

ITO膜層的主要成份是氧化銦錫。在厚度只有幾千埃的情況下，氧化銦透過(guò)率高，氧化錫導(dǎo)電能力強(qiáng)，液晶顯示器所用的ITO玻璃正是一種具有高透過(guò)率的導(dǎo)電玻璃。由于ITO具有很強(qiáng)的吸水性，所以會(huì)吸收空氣中的水份和二氧化碳并產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)而變質(zhì)，俗稱(chēng)“霉變”，因此在存放時(shí)要防潮。

ITO層在活性正價(jià)離子溶液中易產(chǎn)生離子置換反應(yīng)，形成其它導(dǎo)電和透過(guò)率不佳的反應(yīng)物質(zhì)，所以在加工過(guò)程中，盡量避免長(zhǎng)時(shí)間放在活性正價(jià)離子溶液中。ITO層由很多細(xì)小的晶粒組成，晶粒在加溫過(guò)程中會(huì)裂變變小，從而增加更多晶界，電子突破晶界時(shí)會(huì)損耗一定的能量，所以ITO導(dǎo)電玻璃的ITO層在600度以下會(huì)隨著溫度的升高，電阻也增大。

ITO導(dǎo)電玻璃按電阻分，分為高電阻玻璃（電阻在150~500歐姆）、普通玻璃（電阻在60~150歐姆）、低電阻玻璃（電阻小于60歐姆）。高電阻玻璃一般用于靜電防護(hù)、觸控屏幕制作用；普通玻璃一般用于TN類(lèi)液晶顯示器和電子抗干擾；低電阻玻璃一般用于STN液晶顯示器和透明線(xiàn)路板。

ITO導(dǎo)電玻璃制造工藝

（1）電化學(xué)擴(kuò)散工藝：在玻璃上用電化學(xué)擴(kuò)散方法可獲得摻雜超導(dǎo)薄膜。玻璃在電化學(xué)處理裝置中與熔融金屬或化合物接觸，在一定的電場(chǎng)作用下，熔融金屬或化合物中的離子會(huì)擴(kuò)散到玻璃表面，玻璃中的一價(jià)堿金屬離子離解處來(lái)，等量地?cái)U(kuò)散至陰極表面，使玻璃表面的化學(xué)組成發(fā)生變化。性能隨之改變。

（2）高溫噴涂和等離子體噴涂工藝：這種技術(shù)是將粉末狀金屬或非金屬、無(wú)機(jī)材料加熱至熔化或未熔化狀態(tài)，并進(jìn)一步加溫使其霧化，形成高溫高速焰流噴向需噴涂的玻璃基體。采用這種方式可以先在基體上制備YBaGUOx等涂層，在經(jīng)過(guò)熱處理可成為超導(dǎo)性材料。

納米線(xiàn)是一種納米尺度(1納米=10^-9米)的線(xiàn)。 換一種說(shuō)法，納米線(xiàn)可以被定義為一種具有在橫向上被限制在100納米以下（縱向沒(méi)有限制）的一維結(jié)構(gòu)。這種尺度上，量子力學(xué)效應(yīng)很重要，因此也被稱(chēng)作"量子線(xiàn)"。根據(jù)組成材料的不同，納米線(xiàn)可分為不同的類(lèi)型，包括金屬納米線(xiàn)（如：Ni，Pt，Au等），半導(dǎo)體納米線(xiàn)（如：InP，Si，GaN 等）和絕緣體納米線(xiàn)（如：SiO2，TiO2等）。分子納米線(xiàn)由重復(fù)的分子元組成，可以是有機(jī)的（如：DNA）或者是無(wú)機(jī)的（如：Mo6S9-xIx）?！∽鳛榧{米技術(shù)的一個(gè)重要組成部分，納米線(xiàn)可以被用來(lái)制作超小電路?！°y納米線(xiàn)除具有銀優(yōu)良的導(dǎo)電性之外，由于納米級(jí)別的尺寸效應(yīng)，還具有優(yōu)異的透光性、耐曲撓性。因此被視為是最有可能替代傳統(tǒng)ITO透明電極的材料，為實(shí)現(xiàn)柔性、可彎折LED顯示、觸摸屏等提供了可能，并已有大量的研究將其應(yīng)用于薄膜太陽(yáng)能電池。此外由于銀納米線(xiàn)的大長(zhǎng)徑比效應(yīng)，使其在導(dǎo)電膠、導(dǎo)熱膠等方面的應(yīng)用中也具有突出的優(yōu)勢(shì)。

來(lái)自Cambrios公司的ClearOhm涂層材料是其中包含銀納米線(xiàn)(SNW)懸浮物的墨水。納米線(xiàn)是由直徑為數(shù)十納米、長(zhǎng)度為數(shù)十微米的水晶銀制成，因此縱橫比較高。施涂到塑料（通常是PET）基板上時(shí)，生成的膜具有一層高度導(dǎo)電但透明的銀納米網(wǎng)線(xiàn)。單晶銀線(xiàn)會(huì)重疊在一起，形成高度導(dǎo)電的網(wǎng)絡(luò)（因?yàn)殂y是已知最具導(dǎo)電性的元素）。

ITO及SNW的優(yōu)勢(shì)對(duì)比

由于技術(shù)已趨成熟，ITO數(shù)年以來(lái)一直處于市場(chǎng)支配地位。一些制造商甚至已在汽相沉積/濺鍍?cè)O(shè)備投資了數(shù)百萬(wàn)美元的資金。

ITO工藝較為簡(jiǎn)單易懂。雖然其傳導(dǎo)效果不如SNW，ITO膜也無(wú)法提供低的薄層電阻率，但其性能對(duì)于小尺寸觸摸屏的傳統(tǒng)應(yīng)用已足夠。ITO非常一致，圖案能見(jiàn)度最小化，且該材料非常穩(wěn)定。

SNW在傳導(dǎo)效果及低薄層電阻率上均比ITO出色，且該材料已在數(shù)種消費(fèi)產(chǎn)品中應(yīng)用成熟，其制造成本及每單位成本更低，擴(kuò)大SNW生產(chǎn)規(guī)模也更為容易。卷對(duì)卷加工的SNW透明導(dǎo)體對(duì)那些要求產(chǎn)量高、工序簡(jiǎn)單的新建生產(chǎn)設(shè)施是一種極好的選擇，且該材料非常適用于柔性顯示觸摸屏。

Viki 譯 Alex 校對(duì)