Skip to main content
Erschienen in: Journal of Electronic Materials 8/2021

07.06.2021 | Original Research Article

Improving the Thermal Stability and Oxidation Resistance of Silver Nanowire Films via 2-Mercaptobenzimidazole Modification

verfasst von: Junfei Ma, Ji-Hyeon Kim, Ga Hyun Lee, Sungjin Jo, Chang Su Kim

Erschienen in: Journal of Electronic Materials | Ausgabe 8/2021

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

For electronic devices, a tradeoff exists between the structural stability and electrical conductivity of silver nanowires (Ag NWs). Self-assembled monolayers (SAMs) containing sulfur functional groups formed on the Ag nanowire surface through Ag–S covalent bonds can act as a passivation layer, thereby improving the corrosion resistance. This work explored the effect of 2-mercaptobenzimidazole (MBI) SAM on the thermal and oxidation resistance of Ag NW films. The conductivity, surface morphology, chemical properties, and thermal stability of MBI-modified Ag NW films were analyzed via four-point probe measurements, field-emission scanning electron microscopy, x-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and thermal characterization. In particular, the results show that the MBI layer can significantly reduce the oxidation of Ag NW films at room temperature for 60 days. Moreover, the MBI layer improved the thermal stability of the Ag NW films up to 230°C by inhibiting Ag diffusion. The unmodified Ag NW film completely lost conductivity after heating and oxidation treatment. In contrast, the sheet resistance of the Ag NW film modified by 0.1 wt.% MBI only increased from 65 Ω/\(\square\) to 106 Ω/\(\square\), and 156 Ω/\(\square\) after heating treatment and oxidation test, respectively.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literatur
1.
2.
Zurück zum Zitat G.D. Zhou, S.K. Duan, P. Li, B. Sun, B. Wu, Y.Q. Yao, X.D. Yang, J.J. Han, J.G. Wu, G. Wang, L.P. Liao, C.Y. Lin, W. Hu, C.Y. Xu, D.B. Liu, T. Chen, L.J. Chen, A.K. Zhuo, and Q.L. Song, Adv. Electron. Mater. 4, 1700567 (2018).CrossRef G.D. Zhou, S.K. Duan, P. Li, B. Sun, B. Wu, Y.Q. Yao, X.D. Yang, J.J. Han, J.G. Wu, G. Wang, L.P. Liao, C.Y. Lin, W. Hu, C.Y. Xu, D.B. Liu, T. Chen, L.J. Chen, A.K. Zhuo, and Q.L. Song, Adv. Electron. Mater. 4, 1700567 (2018).CrossRef
3.
Zurück zum Zitat G.D. Zhou, Z.J. Ren, B. Sun, J.G. Wu, Z. Zou, S.H. Zheng, L.D. Wang, S.K. Duan, and Q.L. Song, Nano Energy 68, 104386 (2020).CrossRef G.D. Zhou, Z.J. Ren, B. Sun, J.G. Wu, Z. Zou, S.H. Zheng, L.D. Wang, S.K. Duan, and Q.L. Song, Nano Energy 68, 104386 (2020).CrossRef
4.
Zurück zum Zitat Y. Galagan, J.E.J.M. Rubingh, R. Andriessen, C.C. Fan, P.W.M. Blom, S.C. Veenstra, and J.M. Kroon, Sol. Energy Mater Sol. Cells 95, 1339 (2011).CrossRef Y. Galagan, J.E.J.M. Rubingh, R. Andriessen, C.C. Fan, P.W.M. Blom, S.C. Veenstra, and J.M. Kroon, Sol. Energy Mater Sol. Cells 95, 1339 (2011).CrossRef
5.
Zurück zum Zitat M. Bansal, R. Srivastava, C. Lal, M.N. Kamalasanan, and L.S. Tanwar, Nanoscale 1, 317 (2009).CrossRef M. Bansal, R. Srivastava, C. Lal, M.N. Kamalasanan, and L.S. Tanwar, Nanoscale 1, 317 (2009).CrossRef
6.
Zurück zum Zitat Z.C. Wu, Z.H. Chen, X. Du, J.M. Logan, J. Sippel, M. Nikolou, K. Kamaras, J.R. Reynolds, D.B. Tanner, A.F. Hebard, and A.G. Rinzler, Science 305, 1273 (2004).CrossRef Z.C. Wu, Z.H. Chen, X. Du, J.M. Logan, J. Sippel, M. Nikolou, K. Kamaras, J.R. Reynolds, D.B. Tanner, A.F. Hebard, and A.G. Rinzler, Science 305, 1273 (2004).CrossRef
7.
Zurück zum Zitat D.H. Zhang, K. Ryu, X.L. Liu, E. Polikarpov, J. Ly, M.E. Tompson, and C.W. Zhou, Nano Lett. 6, 1880 (2006).CrossRef D.H. Zhang, K. Ryu, X.L. Liu, E. Polikarpov, J. Ly, M.E. Tompson, and C.W. Zhou, Nano Lett. 6, 1880 (2006).CrossRef
8.
Zurück zum Zitat H. Kim, C.M. Gilmore, J.S. Horwitz, A. Piqué, H. Murata, G.P. Kushto, R. Schlaf, Z.H. Kafafi, and D.B. Chrisey, Appl. Phys. Lett. 76, 259 (2000).CrossRef H. Kim, C.M. Gilmore, J.S. Horwitz, A. Piqué, H. Murata, G.P. Kushto, R. Schlaf, Z.H. Kafafi, and D.B. Chrisey, Appl. Phys. Lett. 76, 259 (2000).CrossRef
9.
Zurück zum Zitat T. Stubhan, I. Litzov, N. Li, M. Salinas, M. Steidl, G. Sauer, K. Forberich, G.J. Matt, M. Halikand, and C.J. Brabec, J. Mater. Chem. A 1, 6004 (2013).CrossRef T. Stubhan, I. Litzov, N. Li, M. Salinas, M. Steidl, G. Sauer, K. Forberich, G.J. Matt, M. Halikand, and C.J. Brabec, J. Mater. Chem. A 1, 6004 (2013).CrossRef
10.
Zurück zum Zitat F.L. Wang, N.K. Subbaiyan, Q. Wang, C. Rochford, G.W. Xu, R.T. Lu, A. Elliot, F. D’Souza, R.Q. Hui, and J. Wu, ACS Appl. Mater. Interfaces 4, 1565 (2012).CrossRef F.L. Wang, N.K. Subbaiyan, Q. Wang, C. Rochford, G.W. Xu, R.T. Lu, A. Elliot, F. D’Souza, R.Q. Hui, and J. Wu, ACS Appl. Mater. Interfaces 4, 1565 (2012).CrossRef
11.
Zurück zum Zitat K.C. Sanal, M. Majeesh, and M.K. Jayaraj, Proc SPIE 8818, 14 (2013). K.C. Sanal, M. Majeesh, and M.K. Jayaraj, Proc SPIE 8818, 14 (2013).
12.
Zurück zum Zitat D.Z. Chen, G. Fan, H.X. Zhang, L. Zhou, W.D. Zhu, H. Xi, H. Dong, S.Z. Pang, X.N. He, Z.H. Lin, J.C. Zhang, C.F. Zhang, and Y. Hao, Nanomaterials 9, 932 (2019).CrossRef D.Z. Chen, G. Fan, H.X. Zhang, L. Zhou, W.D. Zhu, H. Xi, H. Dong, S.Z. Pang, X.N. He, Z.H. Lin, J.C. Zhang, C.F. Zhang, and Y. Hao, Nanomaterials 9, 932 (2019).CrossRef
13.
Zurück zum Zitat M.G. Kang, H.J. Park, S.H. Ahn, and L.J. Guo, Sol. Energy Mater Sol. Cells 94, 1179 (2010).CrossRef M.G. Kang, H.J. Park, S.H. Ahn, and L.J. Guo, Sol. Energy Mater Sol. Cells 94, 1179 (2010).CrossRef
15.
16.
Zurück zum Zitat T.M. Higgins, and J.N. Coleman, ACS Appl. Mater. Interfaces 7, 16495 (2015).CrossRef T.M. Higgins, and J.N. Coleman, ACS Appl. Mater. Interfaces 7, 16495 (2015).CrossRef
17.
Zurück zum Zitat A.K. Sahoo, C.S. Yang, C.L. Yen, H.C. Lin, Y.J. Wang, Y.H. Lin, O. Wada, and C.L. Pan, Appl. Sci. 9, 761 (2019).CrossRef A.K. Sahoo, C.S. Yang, C.L. Yen, H.C. Lin, Y.J. Wang, Y.H. Lin, O. Wada, and C.L. Pan, Appl. Sci. 9, 761 (2019).CrossRef
18.
Zurück zum Zitat S.P. Rwei, Y.H. Lee, J.W. Shiu, R. Sasikumar, and U.T. Shyr, Polymers 11, 134 (2019).CrossRef S.P. Rwei, Y.H. Lee, J.W. Shiu, R. Sasikumar, and U.T. Shyr, Polymers 11, 134 (2019).CrossRef
19.
Zurück zum Zitat L.Q. Yang, T. Zhang, H.X. Zhuo, S.C. Price, B.J. Wiley, and W. You, ACS Appl. Mater. Interfaces 3, 4075 (2011).CrossRef L.Q. Yang, T. Zhang, H.X. Zhuo, S.C. Price, B.J. Wiley, and W. You, ACS Appl. Mater. Interfaces 3, 4075 (2011).CrossRef
20.
Zurück zum Zitat L.B. Hu, H.S. Kim, J.Y. Lee, P. Peumans, and Y. Cui, ACS Nano 4, 2955 (2010).CrossRef L.B. Hu, H.S. Kim, J.Y. Lee, P. Peumans, and Y. Cui, ACS Nano 4, 2955 (2010).CrossRef
23.
24.
Zurück zum Zitat Y.G. Jia, C. Chen, D. Jia, S.X. Li, S.L. Ji, and C.H. Ye, ACS Appl. Mater. Interfaces 8, 9865 (2016).CrossRef Y.G. Jia, C. Chen, D. Jia, S.X. Li, S.L. Ji, and C.H. Ye, ACS Appl. Mater. Interfaces 8, 9865 (2016).CrossRef
25.
Zurück zum Zitat W.X. Zhang, W. Song, J.M. Huang, L.K. Huang, T.T. Yan, J.F. Ge, R.X. Peng, and Z.Y. Ge, J. Mater. Chem. A 7, 22021 (2019).CrossRef W.X. Zhang, W. Song, J.M. Huang, L.K. Huang, T.T. Yan, J.F. Ge, R.X. Peng, and Z.Y. Ge, J. Mater. Chem. A 7, 22021 (2019).CrossRef
26.
Zurück zum Zitat S.Y. Lee, J.S. Lee, J.S. Jang, K.H. Hong, D.K. Lee, S.M. Song, K.H. Kim, Y.J. Eo, J.H. Yun, J.H. Gwak, and C.H. Chung, Nano Energy 53, 675 (2018).CrossRef S.Y. Lee, J.S. Lee, J.S. Jang, K.H. Hong, D.K. Lee, S.M. Song, K.H. Kim, Y.J. Eo, J.H. Yun, J.H. Gwak, and C.H. Chung, Nano Energy 53, 675 (2018).CrossRef
27.
Zurück zum Zitat S. Coskun, E.S. Ates, and H.E. Unalan, Nanotechnology 24, 125202 (2013).CrossRef S. Coskun, E.S. Ates, and H.E. Unalan, Nanotechnology 24, 125202 (2013).CrossRef
28.
Zurück zum Zitat J.L. Elechiguerra, L. Larios-Lopez, C. Liu, D. Garcia-Gutierrez, A. Camacho-Bragado, and M.J. Yacaman, Chem. Mater. 17, 6042 (2005).CrossRef J.L. Elechiguerra, L. Larios-Lopez, C. Liu, D. Garcia-Gutierrez, A. Camacho-Bragado, and M.J. Yacaman, Chem. Mater. 17, 6042 (2005).CrossRef
29.
Zurück zum Zitat H.H. Khaligh, and I.A. Goldthorpe, Nanoscale Res. Lett. 8, 235 (2013).CrossRef H.H. Khaligh, and I.A. Goldthorpe, Nanoscale Res. Lett. 8, 235 (2013).CrossRef
30.
Zurück zum Zitat H. Dong, Z.X. Wu, Y.Q. Jiang, W.H. Liu, X. Li, B. Jiao, W. Abbas, and X. Hou, ACS Appl. Mater. Interfaces 8, 31212 (2016).CrossRef H. Dong, Z.X. Wu, Y.Q. Jiang, W.H. Liu, X. Li, B. Jiao, W. Abbas, and X. Hou, ACS Appl. Mater. Interfaces 8, 31212 (2016).CrossRef
31.
Zurück zum Zitat F. Duan, W.W. Li, G.R. Wang, C.X. Weng, H. Jin, H. Zhang, and Z. Zhang, Nano Res. 12, 1571 (2019).CrossRef F. Duan, W.W. Li, G.R. Wang, C.X. Weng, H. Jin, H. Zhang, and Z. Zhang, Nano Res. 12, 1571 (2019).CrossRef
32.
Zurück zum Zitat Q.J. Xu, T. Song, W. Cui, Y.Q. Liu, W.D. Xu, S.T. Lee, and B.Q. Sun, ACS Appl. Mater. Interfaces 7, 3272 (2015).CrossRef Q.J. Xu, T. Song, W. Cui, Y.Q. Liu, W.D. Xu, S.T. Lee, and B.Q. Sun, ACS Appl. Mater. Interfaces 7, 3272 (2015).CrossRef
33.
Zurück zum Zitat A.R. Kim, Y.L. Won, K.H. Woo, C.H. Kim, and J.H. Moon, ACS Nano 7, 1081 (2013).CrossRef A.R. Kim, Y.L. Won, K.H. Woo, C.H. Kim, and J.H. Moon, ACS Nano 7, 1081 (2013).CrossRef
34.
Zurück zum Zitat Y.W. Hu, C. Liang, X.Y. Sun, J.F. Zheng, J.A. Duan, and X.Y. Zhuang, Nanomaterials 9, 673 (2019).CrossRef Y.W. Hu, C. Liang, X.Y. Sun, J.F. Zheng, J.A. Duan, and X.Y. Zhuang, Nanomaterials 9, 673 (2019).CrossRef
36.
Zurück zum Zitat C.-H. Hong, S.K. Oh, T.K. Kim, Y.-J. Cha, J. Kwak, J.-H. Shin, B.-K. Ju, and W.-S. Cheong, Sci. Rep. 5, 17716 (2015).CrossRef C.-H. Hong, S.K. Oh, T.K. Kim, Y.-J. Cha, J. Kwak, J.-H. Shin, B.-K. Ju, and W.-S. Cheong, Sci. Rep. 5, 17716 (2015).CrossRef
37.
Zurück zum Zitat S.J. Choi, S.I. Han, D.J. Jung, H.J. Hwang, C.H. Lim, S.C. Bae, O.K. Park, C.M. Tschabrunn, M.C. Lee, S.Y. Bae, J.W. Yu, J.H. Ryu, S.-W. Lee, K.P. Park, P.M. Kang, W.B. Lee, R. Nezafat, T.H. Hyeon, and D.-H. Kim, Nat. Nanotech. 13, 1048 (2018).CrossRef S.J. Choi, S.I. Han, D.J. Jung, H.J. Hwang, C.H. Lim, S.C. Bae, O.K. Park, C.M. Tschabrunn, M.C. Lee, S.Y. Bae, J.W. Yu, J.H. Ryu, S.-W. Lee, K.P. Park, P.M. Kang, W.B. Lee, R. Nezafat, T.H. Hyeon, and D.-H. Kim, Nat. Nanotech. 13, 1048 (2018).CrossRef
38.
Zurück zum Zitat G.S. Liu, Y.W. Xu, Y.F. Kong, L. Wang, J. Wang, X. Xie, Y.H. Luo, and B.R. Yang, ACS Appl. Mater. Interfaces 10, 37699 (2018).CrossRef G.S. Liu, Y.W. Xu, Y.F. Kong, L. Wang, J. Wang, X. Xie, Y.H. Luo, and B.R. Yang, ACS Appl. Mater. Interfaces 10, 37699 (2018).CrossRef
39.
40.
Zurück zum Zitat W.J. Yang, T.Q. Li, H.H. Zhou, Z. Huang, C.P. Fu, L. Chen, M.B. Li, and Y.F. Kuang, Electrochim. Acta 220, 245 (2016).CrossRef W.J. Yang, T.Q. Li, H.H. Zhou, Z. Huang, C.P. Fu, L. Chen, M.B. Li, and Y.F. Kuang, Electrochim. Acta 220, 245 (2016).CrossRef
41.
Zurück zum Zitat M. Finsgar, Spectrochim. Acta Part A Mol. Biomol. Spectrosc. 190, 290 (2018).CrossRef M. Finsgar, Spectrochim. Acta Part A Mol. Biomol. Spectrosc. 190, 290 (2018).CrossRef
42.
Zurück zum Zitat J. Lee, P. Lee, H.M. Lee, D.J. Lee, S.S. Lee, and S.H. Ko, Nanoscale 4, 6408 (2012).CrossRef J. Lee, P. Lee, H.M. Lee, D.J. Lee, S.S. Lee, and S.H. Ko, Nanoscale 4, 6408 (2012).CrossRef
43.
44.
Zurück zum Zitat Y. Qin, S.-M. Lee, A. Pan, U. Gösele, and M. Knez, Nano Lett. 8, 114 (2008).CrossRef Y. Qin, S.-M. Lee, A. Pan, U. Gösele, and M. Knez, Nano Lett. 8, 114 (2008).CrossRef
46.
Zurück zum Zitat X.F. Pan, H.L. Gao, Y. Su, Y.D. Wu, X.Y. Wang, J.Z. Xue, T. He, Y. Lu, J.W. Liu, and S.H. Yu, Nano Res. 11, 410 (2018).CrossRef X.F. Pan, H.L. Gao, Y. Su, Y.D. Wu, X.Y. Wang, J.Z. Xue, T. He, Y. Lu, J.W. Liu, and S.H. Yu, Nano Res. 11, 410 (2018).CrossRef
47.
Zurück zum Zitat I. Fratoddi, R. Matassa, L. Fontana, I. Venditti, G. Familiari, C. Battocchio, E. Magnano, S. Nappini, G. Leahu, A. Belardini, R.L. Voti, and C. Sibilia, The J. Phys. Chem. C 121, 18110 (2017).CrossRef I. Fratoddi, R. Matassa, L. Fontana, I. Venditti, G. Familiari, C. Battocchio, E. Magnano, S. Nappini, G. Leahu, A. Belardini, R.L. Voti, and C. Sibilia, The J. Phys. Chem. C 121, 18110 (2017).CrossRef
48.
49.
Zurück zum Zitat S. Akel, R. Dillert, N.O. Balayeva, R. Boughaled, J. Koch, M. El. Azzouzi, and D.W. Bahnemann, Catalysts 8, 647 (2018).CrossRef S. Akel, R. Dillert, N.O. Balayeva, R. Boughaled, J. Koch, M. El. Azzouzi, and D.W. Bahnemann, Catalysts 8, 647 (2018).CrossRef
50.
Metadaten
Titel
Improving the Thermal Stability and Oxidation Resistance of Silver Nanowire Films via 2-Mercaptobenzimidazole Modification
verfasst von
Junfei Ma
Ji-Hyeon Kim
Ga Hyun Lee
Sungjin Jo
Chang Su Kim
Publikationsdatum
07.06.2021
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Electronic Materials / Ausgabe 8/2021
Print ISSN: 0361-5235
Elektronische ISSN: 1543-186X
DOI
https://doi.org/10.1007/s11664-021-09018-z

Weitere Artikel der Ausgabe 8/2021

Journal of Electronic Materials 8/2021 Zur Ausgabe

Neuer Inhalt