Selective Electroless Metallization of Micro- and Nanopatterns via Poly(dopamine) Modification and Palladium Nanoparticle Catalysis for Flexible and Stretchable Electronic Applications,ACS Applied Materials & Interfaces

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Selective Electroless Metallization of Micro- and Nanopatterns via Poly(dopamine) Modification and Palladium Nanoparticle Catalysis for Flexible and Stretchable Electronic Applications
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2018-08-07 00:00:00 , DOI: 10.1021/acsami.8b07411
Jingxuan Cai _{1,

2} , Cuiping Zhang _{1,

2} , Arshad Khan ₁ , Liqiu Wang _{1,

2} , Wen-Di Li _{1,

2}

Affiliation

The authors report a new patterned electroless metallization process for creating micro- and nanoscale metallic structures on polymeric substrates, which are essential for emerging flexible and stretchable optical and electronic applications. This novel process features a selective adsorption of catalytic Pd nanoparticles (PdNPs) on a lithographically masked poly(dopamine) (PDA) interlayer in situ polymerized on the substrates. The moisture-resistant PDA layer has excellent stability under a harsh electroless plating bath, which enables electroless metallization on versatile substrate materials regardless of their hydrophobicity, and significantly strengthens the attachment of electroless plated metallic structures on the polymeric substrates. Prototype devices fabricated using this PDA-assisted electroless metallization patterning exhibit superior mechanical stability under high bending and stretching stress. The lithographic patterning of the PDA spatially confines the adsorption of PdNPs and reduces defects due to random adsorption of catalytic particles on the undesired area. The high resolution of the lithographic patterning enables the demonstration of a copper micrograting pattern with a linewidth down to 2 μm and a silver plasmonic nanodisk array with a 500 nm pitch. A copper mesh is also fabricated using our new patterned electroless metallization process and functions as flexible transparent electrodes with >80% visible transmittance and <1 Ω sq^–1 sheet resistance. Moreover, flexible and stretchable dynamic electroluminescent displays and functional flexible printed circuits are demonstrated to show the promising capability of our fabrication process in versatile flexible and stretchable electronic devices.

中文翻译：

通过聚（多巴胺）改性和钯纳米粒子催化的柔性和可拉伸电子应用的微和纳米图案的选择性化学镀金属

作者报告了一种新的有图案的化学镀金属工艺，该工艺可在聚合物基板上创建微米和纳米级的金属结构，这对于新兴的柔性和可拉伸光学和电子应用至关重要。这种新颖的方法的特征是催化Pd纳米颗粒（PdNPs）在原位聚合在基板上的光刻掩蔽的聚（多巴胺）（PDA）中间层上的选择性吸附。防潮PDA层在苛刻的化学镀浴下具有出色的稳定性，无论其疏水性如何，均可在多种基材上进行化学镀金属，并显着增强了化学镀金属结构在聚合物基材上的附着力。使用这种PDA辅助化学镀金属图案制作的原型设备在高弯曲和拉伸应力下显示出优异的机械稳定性。PDA的光刻图案在空间上限制了PdNP的吸附，并减少了由于催化颗粒在不希望的区域上的随机吸附而导致的缺陷。光刻图案的高分辨率可以演示线宽低至2μm的铜微光栅图案和间距为500 nm的银等离子体纳米盘阵列。铜网也使用我们新的图案化化学镀金属工艺制造，并用作柔性透明电极，可见光透射率> 80％，平方面积<1Ω PDA的光刻图案在空间上限制了PdNP的吸附，并减少了由于催化颗粒在不希望的区域上的随机吸附而导致的缺陷。光刻图案的高分辨率可以演示线宽低至2μm的铜微光栅图案和间距为500 nm的银等离子体纳米盘阵列。铜网也使用我们新的图案化化学镀金属工艺制造，并用作柔性透明电极，可见光透射率> 80％，平方面积<1Ω PDA的光刻图案在空间上限制了PdNP的吸附，并减少了由于催化颗粒在不希望的区域上的随机吸附而导致的缺陷。光刻图案的高分辨率可以演示线宽低至2μm的铜微光栅图案和间距为500 nm的银等离子体纳米盘阵列。铜网也使用我们新的图案化化学镀金属工艺制造，并用作柔性透明电极，可见光透射率> 80％，平方面积<1Ω 光刻图案的高分辨率可以演示线宽低至2μm的铜微光栅图案和间距为500 nm的银等离子体纳米盘阵列。铜网也使用我们新的图案化化学镀金属工艺制造，并用作柔性透明电极，可见光透射率> 80％，平方面积<1Ω 光刻图案的高分辨率可以演示线宽低至2μm的铜微光栅图案和间距为500 nm的银等离子体纳米盘阵列。铜网也使用我们新的图案化化学镀金属工艺制造，并用作柔性透明电极，可见光透射率> 80％，平方面积<1Ω^–1薄层电阻。此外，还展示了柔性和可拉伸的动态电致发光显示器和功能性柔性印刷电路，以显示出我们在通用的柔性和可拉伸电子设备中制造工艺的有前途的能力。

更新日期：2018-08-07

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