Réseaux de nanofils d’argent comme électrodes transparentes

Les électrodes transparentes (TEs) sont des composants indispensables à de nombreux dispositifs tels que les cellules solaires, les films chauffants transparents ou les écrans tactiles. L’oxyde d’indium et d’étain (ITO) est la TE la plus utilisée à l’échelle industrielle. De par la disponibilité en quantité limitée de l’indium et sa fragilité, les TEs à base d’ITO ne répondent plus totalement aux exigences de la future génération de TEs. Dans ce contexte, les réseaux de nanofils d’argent (AgNWs) apparaissent comme une alternative pertinente. Cependant, leur intégration est compromise notamment par le contact électrique entre les jonctions de nanofils et leur instabilité morphologique sous contrainte.
L’objectif principal de ce travail de thèse est de contribuer à une compréhension approfondie des propriétés et limites des réseaux de AgNWs pour une meilleure intégration au sein de dispositifs.

Dans un premier temps, l’optimisation de la résistance électrique des réseaux de AgNWs a été étudiée en comparant deux traitements post-dépôt : le recuit thermique et la soudure à froid induite par force capillaire. Ce dernier requiert une température de 100 °C, bien inférieure à celle utilisée pour un recuit thermique classique. Ces deux traitements conduisent à une conductivité électrique similaire à l’échelle du réseau mais aussi au niveau des jonctions entre les AgNWs.

Dans un second temps, l’amélioration de la stabilité de ces réseaux a été étudiée en fabriquant des nanocomposites avec une couche d’oxyde d’étain amorphe, déposée à 200 °C, par la méthode "Atmospheric Pressure Spatial Atomic Layer Deposition". Un modèle physique a été introduit pour décrire le comportement réversible des réseaux de AgNWs pendant un stress électrique. Ce modèle simple permet de prédire l’élévation de température par effet Joule, dans le domaine réversible, en fonction de la tension appliquée et de la résistance initiale du réseau.

Par ailleurs, une étude approfondie de l’évolution des propriétés structurales et électriques des réseaux de AgNWs au cours d’un stress thermique a été réalisée en effectuant des mesures in situ de diffraction des rayons X et de résistance électrique. Pour finir, l’intégration des réseaux de AgNWs a été explorée en tant que film mince à basse émissivité infrarouge.

Une telle propriété est prometteuse pour de nombreuses applications dont l’objectif est de réduire les pertes de chaleur. Ce travail de thèse contribue donc de manière significative à l’avancement tant scientifique que technologique des réseaux de AgNWs pour leur potentielle intégration industrielle.

Thèse disponible sur : https://cnrs.hal.science/LGP2/tel-04956979v1