1介绍

透明导体（TC）是平板电视，电子阅读器，智能手机，智能玻璃，触摸屏，有机发光二极管（OLED）和有机光伏（OPV）中的必要组件。^[1]铟 氧化锡（ITO）是最常用的透明导体，2013年的销售额约为16亿美元，占透明导体整个市场的93％。 ^[2]在低薄层电阻（玻璃上为10Ωsq^-1）的ITO的高透射率（gt; 90％）是ITO的普及的主要原因。 然而，ITO的几个属性是不期望的。^[3] ITO是脆性的并且容易开裂。 地壳中铟的丰度低（0.05ppm），其对应的成本高达约600美元每公斤。 然而，对于100nm ITO的厚膜，只有大约2％的成本可以归因于原始铟的成本。^[5] ITO薄膜的大部分成本来自慢（线性涂层速率约 0.01 m s^-1），气相溅射工艺，其导致每单位长度的ITO膜的开销成本高。此外，从靶溅射的超过70％的ITO浪费在溅射室的壁上，必须从该溅射室去除和再循环。除了需要不能增加价值的再循环基础设施之外，溅射过程还有一个主要缺点：薄膜通过率随着薄膜厚度的增加而降低，这使得较厚的高导电性ITO比低导电性ITO更昂贵。对于ITO，典型成本范围从150Ωsq^-1 ITO的$ 5.5m^-2，到10Ωsq^-1 ITO的最高$ 26m^-2 。特定厚度的ITO的生产量对于OLED和太阳能电池影响很大，由于需要这些器件承载较高的电流，因此使用具有低薄层电阻的ITO（约10Ωsq ^-1）相对昂贵。

诸如Ag，Cu和Au的金属导电性比ITO高约50倍，但这些金属的连续膜不是很透明。例如，7nm的Au薄膜的透射率为75％，薄层电阻为20Ωsq^-1，[16]和7nm Ag和1nm Ni的双层膜在56％的透射率下具有13Ωsq ^-1的薄层电阻。

幸运的是，不需要任何自上而下图案化就能获取纳米级金属网，并且实现等同于或优于ITO的性能现在已经变的有可能。用可缩放液相合成中第一生长金属纳米线，将纳米线转移到涂覆介质中，以及将纳米线涂覆到透明基底上是可行的。 Cambrios技术公司在华盛顿大学Younan Xia教授的实验室授权下，^[21]在银纳米线上（Ag NW）合成开发的基础上，已经完善和改进了Ag NWs的合成、纯化和涂层，以获得在95%透射率下20Ωsq^-1的薄膜。 ^[22]虽然银（约$ 765 kg ^-1）比铟（约$ 600 kg^-1）更昂贵，但是^[4,23] Ag NWs可以通过低成本的卷对卷缝模涂布。由于其较低的处理成本，Ag NW越来越多地用作由LG和Lenovo出售的计算机的触摸传感器中的透明电极。

在ITO的各种替代物中，仅金属纳米线是可形成溶液进行涂覆的并且实现等同于ITO的性能（表1）。此外，金属纳米线薄膜不仅比ITO柔韧得多，而且甚至可以制成可拉伸的。^[25]因此，金属纳米线薄膜是目前最有前景的材料，具有广泛的应用前景。

2透明导电纳米线薄膜结构与性能的关系

2.1金属纳米线的电阻率取决于其尺寸

随着金属纳米线的直径相对于电子的平均自由程变小，纳米线的电阻率增加。用Fuchs的第一模型预测每次尺寸减少多少电阻率增加多少 。^[34]这些理论仍然对实验者有吸引力，因为它们仅取决于两个参数：i）样品尺寸d与电子的体积平均自由程λ_∞的比率 ；ii）与角度无关的镜面性参数p，其给出电子将从表面镜面反射的概率（即不会降低出漂移速度）。

Ziman认识到来自表面的波的反射取决于该表面的入射角和粗糙度（参见图1A），由此提出了由等式1给出的取决于角度和粗糙度的镜面度参数的形式：

（1）

其中θ是相对于表面法线的入射角，h是均方根表面粗糙度，并且λe是电子的费米波长。^[36] Soffer将p（θ）结合到表面粗糙度如何决定薄膜电阻的模型中。^[37] Sambles把这个理论扩展到了线材，并表明这个新的模型可以更好地匹配和解释薄膜的实验结果。^[38]例如，为了使受温度影响的实验数据与 Fuchs模型适应，引入与温度相关的p和与温度相关的体积电阻率和体积平均自由程证明是有必要，ρ_∞λ_∞，两者都没有物理基础。 相比之下，Soffer模型显示与宽温度范围内的实验数据非常一致，而不需要依赖温度的ρ_∞λ_∞的数据。