Abstract

Transparent electrodes made of single-component ultrathin (<10nm) metal films (UTMFs) are obtained by sputtering deposition. We show that the optical transparency of the deposited films (chromium and nickel) is comparable to that of indium tin oxide (ITO) in the visible and near-infrared range (0.42.5μm), while it can be significantly higher in the ultraviolet (175400nm) and mid-infrared (2.525μm) regions. Despite their very small thickness, the deposited UTMFs are also uniform and continuous over the 10cm substrate, as it is confirmed by the measured low electrical resistivity. The excellent optical and electrical properties, stability, compatibility with active materials, process simplicity, and potential low cost make UTMFs high-quality transparent electrodes for the optoelectronics industry, seriously competing with widely used transparent conductive oxides, such as ITO.

© 2009 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. C. G. Granqvist, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 91, 1529 (2007).
    [CrossRef]
  2. J. C. Scott, J. H. Kaufman, P. J. Brock, R. DiPietro, J. Salem, and J. Goitia, J. Appl. Phys. 79, 2745 (1996).
    [CrossRef]
  3. A. Andersson, N. Johansson, P. Broms, N. Yu, D. Lupo, and W. R. Salaneck, Adv. Mater. (Weinheim, Ger.) 10, 859 (1999).
    [CrossRef]
  4. C. G. Granqvist and A. Hultaker, Thin Solid Films 411, 1 (2002).
    [CrossRef]
  5. C. K. Wang, S. J. Chang, Y. K. Su, C. S. Chang, Y. Z. Chiou, C. H. Kuo, T. K. Lin, T. K. Ko, and J. J. Tang, Mater. Sci. Eng. B 112, 25 (2004).
    [CrossRef]
  6. S. Conoci, S. Petralia, P. Samorì, F. M. Raymo, S. Di Bella, and S. Sortino, Adv. Funct. Mater. 16, 1425 (2006).
    [CrossRef]
  7. R. B. Pode, C. J. Lee, D. G. Moon, and J. I. Han, Appl. Phys. Lett. 84, 4614 (2004).
    [CrossRef]
  8. H. W. Jang, W. Urbanek, M. C. Yoo, and J. L. Lee, Appl. Phys. Lett. 80, 2937 (2002).
    [CrossRef]
  9. S. Giurgola, A. Rodriguez, L. Martinez, P. Vergani, F. Lucchi, S. Benchabane, and V. Pruneri, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 20, S181 (2007).
    [CrossRef]
  10. L. Martinez, D. S. Ghosh, S. Giurgola, P. Vergani, and V. Pruneri, “Stable transparent Ni electrodes,” Opt. Mater. (to be published).

2007 (2)

C. G. Granqvist, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 91, 1529 (2007).
[CrossRef]

S. Giurgola, A. Rodriguez, L. Martinez, P. Vergani, F. Lucchi, S. Benchabane, and V. Pruneri, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 20, S181 (2007).
[CrossRef]

2006 (1)

S. Conoci, S. Petralia, P. Samorì, F. M. Raymo, S. Di Bella, and S. Sortino, Adv. Funct. Mater. 16, 1425 (2006).
[CrossRef]

2004 (2)

R. B. Pode, C. J. Lee, D. G. Moon, and J. I. Han, Appl. Phys. Lett. 84, 4614 (2004).
[CrossRef]

C. K. Wang, S. J. Chang, Y. K. Su, C. S. Chang, Y. Z. Chiou, C. H. Kuo, T. K. Lin, T. K. Ko, and J. J. Tang, Mater. Sci. Eng. B 112, 25 (2004).
[CrossRef]

2002 (2)

H. W. Jang, W. Urbanek, M. C. Yoo, and J. L. Lee, Appl. Phys. Lett. 80, 2937 (2002).
[CrossRef]

C. G. Granqvist and A. Hultaker, Thin Solid Films 411, 1 (2002).
[CrossRef]

1999 (1)

A. Andersson, N. Johansson, P. Broms, N. Yu, D. Lupo, and W. R. Salaneck, Adv. Mater. (Weinheim, Ger.) 10, 859 (1999).
[CrossRef]

1996 (1)

J. C. Scott, J. H. Kaufman, P. J. Brock, R. DiPietro, J. Salem, and J. Goitia, J. Appl. Phys. 79, 2745 (1996).
[CrossRef]

Andersson, A.

A. Andersson, N. Johansson, P. Broms, N. Yu, D. Lupo, and W. R. Salaneck, Adv. Mater. (Weinheim, Ger.) 10, 859 (1999).
[CrossRef]

Benchabane, S.

S. Giurgola, A. Rodriguez, L. Martinez, P. Vergani, F. Lucchi, S. Benchabane, and V. Pruneri, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 20, S181 (2007).
[CrossRef]

Brock, P. J.

J. C. Scott, J. H. Kaufman, P. J. Brock, R. DiPietro, J. Salem, and J. Goitia, J. Appl. Phys. 79, 2745 (1996).
[CrossRef]

Broms, P.

A. Andersson, N. Johansson, P. Broms, N. Yu, D. Lupo, and W. R. Salaneck, Adv. Mater. (Weinheim, Ger.) 10, 859 (1999).
[CrossRef]

Chang, C. S.

C. K. Wang, S. J. Chang, Y. K. Su, C. S. Chang, Y. Z. Chiou, C. H. Kuo, T. K. Lin, T. K. Ko, and J. J. Tang, Mater. Sci. Eng. B 112, 25 (2004).
[CrossRef]

Chang, S. J.

C. K. Wang, S. J. Chang, Y. K. Su, C. S. Chang, Y. Z. Chiou, C. H. Kuo, T. K. Lin, T. K. Ko, and J. J. Tang, Mater. Sci. Eng. B 112, 25 (2004).
[CrossRef]

Chiou, Y. Z.

C. K. Wang, S. J. Chang, Y. K. Su, C. S. Chang, Y. Z. Chiou, C. H. Kuo, T. K. Lin, T. K. Ko, and J. J. Tang, Mater. Sci. Eng. B 112, 25 (2004).
[CrossRef]

Conoci, S.

S. Conoci, S. Petralia, P. Samorì, F. M. Raymo, S. Di Bella, and S. Sortino, Adv. Funct. Mater. 16, 1425 (2006).
[CrossRef]

Di Bella, S.

S. Conoci, S. Petralia, P. Samorì, F. M. Raymo, S. Di Bella, and S. Sortino, Adv. Funct. Mater. 16, 1425 (2006).
[CrossRef]

DiPietro, R.

J. C. Scott, J. H. Kaufman, P. J. Brock, R. DiPietro, J. Salem, and J. Goitia, J. Appl. Phys. 79, 2745 (1996).
[CrossRef]

Ghosh, D. S.

L. Martinez, D. S. Ghosh, S. Giurgola, P. Vergani, and V. Pruneri, “Stable transparent Ni electrodes,” Opt. Mater. (to be published).

Giurgola, S.

S. Giurgola, A. Rodriguez, L. Martinez, P. Vergani, F. Lucchi, S. Benchabane, and V. Pruneri, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 20, S181 (2007).
[CrossRef]

L. Martinez, D. S. Ghosh, S. Giurgola, P. Vergani, and V. Pruneri, “Stable transparent Ni electrodes,” Opt. Mater. (to be published).

Goitia, J.

J. C. Scott, J. H. Kaufman, P. J. Brock, R. DiPietro, J. Salem, and J. Goitia, J. Appl. Phys. 79, 2745 (1996).
[CrossRef]

Granqvist, C. G.

C. G. Granqvist, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 91, 1529 (2007).
[CrossRef]

C. G. Granqvist and A. Hultaker, Thin Solid Films 411, 1 (2002).
[CrossRef]

Han, J. I.

R. B. Pode, C. J. Lee, D. G. Moon, and J. I. Han, Appl. Phys. Lett. 84, 4614 (2004).
[CrossRef]

Hultaker, A.

C. G. Granqvist and A. Hultaker, Thin Solid Films 411, 1 (2002).
[CrossRef]

Jang, H. W.

H. W. Jang, W. Urbanek, M. C. Yoo, and J. L. Lee, Appl. Phys. Lett. 80, 2937 (2002).
[CrossRef]

Johansson, N.

A. Andersson, N. Johansson, P. Broms, N. Yu, D. Lupo, and W. R. Salaneck, Adv. Mater. (Weinheim, Ger.) 10, 859 (1999).
[CrossRef]

Kaufman, J. H.

J. C. Scott, J. H. Kaufman, P. J. Brock, R. DiPietro, J. Salem, and J. Goitia, J. Appl. Phys. 79, 2745 (1996).
[CrossRef]

Ko, T. K.

C. K. Wang, S. J. Chang, Y. K. Su, C. S. Chang, Y. Z. Chiou, C. H. Kuo, T. K. Lin, T. K. Ko, and J. J. Tang, Mater. Sci. Eng. B 112, 25 (2004).
[CrossRef]

Kuo, C. H.

C. K. Wang, S. J. Chang, Y. K. Su, C. S. Chang, Y. Z. Chiou, C. H. Kuo, T. K. Lin, T. K. Ko, and J. J. Tang, Mater. Sci. Eng. B 112, 25 (2004).
[CrossRef]

Lee, C. J.

R. B. Pode, C. J. Lee, D. G. Moon, and J. I. Han, Appl. Phys. Lett. 84, 4614 (2004).
[CrossRef]

Lee, J. L.

H. W. Jang, W. Urbanek, M. C. Yoo, and J. L. Lee, Appl. Phys. Lett. 80, 2937 (2002).
[CrossRef]

Lin, T. K.

C. K. Wang, S. J. Chang, Y. K. Su, C. S. Chang, Y. Z. Chiou, C. H. Kuo, T. K. Lin, T. K. Ko, and J. J. Tang, Mater. Sci. Eng. B 112, 25 (2004).
[CrossRef]

Lucchi, F.

S. Giurgola, A. Rodriguez, L. Martinez, P. Vergani, F. Lucchi, S. Benchabane, and V. Pruneri, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 20, S181 (2007).
[CrossRef]

Lupo, D.

A. Andersson, N. Johansson, P. Broms, N. Yu, D. Lupo, and W. R. Salaneck, Adv. Mater. (Weinheim, Ger.) 10, 859 (1999).
[CrossRef]

Martinez, L.

S. Giurgola, A. Rodriguez, L. Martinez, P. Vergani, F. Lucchi, S. Benchabane, and V. Pruneri, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 20, S181 (2007).
[CrossRef]

L. Martinez, D. S. Ghosh, S. Giurgola, P. Vergani, and V. Pruneri, “Stable transparent Ni electrodes,” Opt. Mater. (to be published).

Moon, D. G.

R. B. Pode, C. J. Lee, D. G. Moon, and J. I. Han, Appl. Phys. Lett. 84, 4614 (2004).
[CrossRef]

Petralia, S.

S. Conoci, S. Petralia, P. Samorì, F. M. Raymo, S. Di Bella, and S. Sortino, Adv. Funct. Mater. 16, 1425 (2006).
[CrossRef]

Pode, R. B.

R. B. Pode, C. J. Lee, D. G. Moon, and J. I. Han, Appl. Phys. Lett. 84, 4614 (2004).
[CrossRef]

Pruneri, V.

S. Giurgola, A. Rodriguez, L. Martinez, P. Vergani, F. Lucchi, S. Benchabane, and V. Pruneri, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 20, S181 (2007).
[CrossRef]

L. Martinez, D. S. Ghosh, S. Giurgola, P. Vergani, and V. Pruneri, “Stable transparent Ni electrodes,” Opt. Mater. (to be published).

Raymo, F. M.

S. Conoci, S. Petralia, P. Samorì, F. M. Raymo, S. Di Bella, and S. Sortino, Adv. Funct. Mater. 16, 1425 (2006).
[CrossRef]

Rodriguez, A.

S. Giurgola, A. Rodriguez, L. Martinez, P. Vergani, F. Lucchi, S. Benchabane, and V. Pruneri, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 20, S181 (2007).
[CrossRef]

Salaneck, W. R.

A. Andersson, N. Johansson, P. Broms, N. Yu, D. Lupo, and W. R. Salaneck, Adv. Mater. (Weinheim, Ger.) 10, 859 (1999).
[CrossRef]

Salem, J.

J. C. Scott, J. H. Kaufman, P. J. Brock, R. DiPietro, J. Salem, and J. Goitia, J. Appl. Phys. 79, 2745 (1996).
[CrossRef]

Samorì, P.

S. Conoci, S. Petralia, P. Samorì, F. M. Raymo, S. Di Bella, and S. Sortino, Adv. Funct. Mater. 16, 1425 (2006).
[CrossRef]

Scott, J. C.

J. C. Scott, J. H. Kaufman, P. J. Brock, R. DiPietro, J. Salem, and J. Goitia, J. Appl. Phys. 79, 2745 (1996).
[CrossRef]

Sortino, S.

S. Conoci, S. Petralia, P. Samorì, F. M. Raymo, S. Di Bella, and S. Sortino, Adv. Funct. Mater. 16, 1425 (2006).
[CrossRef]

Su, Y. K.

C. K. Wang, S. J. Chang, Y. K. Su, C. S. Chang, Y. Z. Chiou, C. H. Kuo, T. K. Lin, T. K. Ko, and J. J. Tang, Mater. Sci. Eng. B 112, 25 (2004).
[CrossRef]

Tang, J. J.

C. K. Wang, S. J. Chang, Y. K. Su, C. S. Chang, Y. Z. Chiou, C. H. Kuo, T. K. Lin, T. K. Ko, and J. J. Tang, Mater. Sci. Eng. B 112, 25 (2004).
[CrossRef]

Urbanek, W.

H. W. Jang, W. Urbanek, M. C. Yoo, and J. L. Lee, Appl. Phys. Lett. 80, 2937 (2002).
[CrossRef]

Vergani, P.

S. Giurgola, A. Rodriguez, L. Martinez, P. Vergani, F. Lucchi, S. Benchabane, and V. Pruneri, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 20, S181 (2007).
[CrossRef]

L. Martinez, D. S. Ghosh, S. Giurgola, P. Vergani, and V. Pruneri, “Stable transparent Ni electrodes,” Opt. Mater. (to be published).

Wang, C. K.

C. K. Wang, S. J. Chang, Y. K. Su, C. S. Chang, Y. Z. Chiou, C. H. Kuo, T. K. Lin, T. K. Ko, and J. J. Tang, Mater. Sci. Eng. B 112, 25 (2004).
[CrossRef]

Yoo, M. C.

H. W. Jang, W. Urbanek, M. C. Yoo, and J. L. Lee, Appl. Phys. Lett. 80, 2937 (2002).
[CrossRef]

Yu, N.

A. Andersson, N. Johansson, P. Broms, N. Yu, D. Lupo, and W. R. Salaneck, Adv. Mater. (Weinheim, Ger.) 10, 859 (1999).
[CrossRef]

Adv. Funct. Mater. (1)

S. Conoci, S. Petralia, P. Samorì, F. M. Raymo, S. Di Bella, and S. Sortino, Adv. Funct. Mater. 16, 1425 (2006).
[CrossRef]

Adv. Mater. (Weinheim, Ger.) (1)

A. Andersson, N. Johansson, P. Broms, N. Yu, D. Lupo, and W. R. Salaneck, Adv. Mater. (Weinheim, Ger.) 10, 859 (1999).
[CrossRef]

Appl. Phys. Lett. (2)

R. B. Pode, C. J. Lee, D. G. Moon, and J. I. Han, Appl. Phys. Lett. 84, 4614 (2004).
[CrossRef]

H. W. Jang, W. Urbanek, M. C. Yoo, and J. L. Lee, Appl. Phys. Lett. 80, 2937 (2002).
[CrossRef]

J. Appl. Phys. (1)

J. C. Scott, J. H. Kaufman, P. J. Brock, R. DiPietro, J. Salem, and J. Goitia, J. Appl. Phys. 79, 2745 (1996).
[CrossRef]

J. Mater. Sci.: Mater. Electron. (1)

S. Giurgola, A. Rodriguez, L. Martinez, P. Vergani, F. Lucchi, S. Benchabane, and V. Pruneri, J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 20, S181 (2007).
[CrossRef]

Mater. Sci. Eng. B (1)

C. K. Wang, S. J. Chang, Y. K. Su, C. S. Chang, Y. Z. Chiou, C. H. Kuo, T. K. Lin, T. K. Ko, and J. J. Tang, Mater. Sci. Eng. B 112, 25 (2004).
[CrossRef]

Sol. Energy Mater. Sol. Cells (1)

C. G. Granqvist, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 91, 1529 (2007).
[CrossRef]

Thin Solid Films (1)

C. G. Granqvist and A. Hultaker, Thin Solid Films 411, 1 (2002).
[CrossRef]

Other (1)

L. Martinez, D. S. Ghosh, S. Giurgola, P. Vergani, and V. Pruneri, “Stable transparent Ni electrodes,” Opt. Mater. (to be published).

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.


Figures (4)

Fig. 1
Fig. 1

Average optical transmittance in the VIS wavelengths against electrical resistivity for Cr and Ni films compared to ITO annealed and not annealed.

Fig. 2
Fig. 2

Optical transmission of UTMFs compared to ITO annealed and not annealed in the UV region: (a) Cr and (b) Ni.

Fig. 3
Fig. 3

Optical transmission of UTMFs compared to ITO annealed and not annealed in the mid-IR region: (a) Cr and (b) Ni.

Fig. 4
Fig. 4

Electrical resistivity variation of passivated 10 nm nickel film with temperature.

Metrics