Effect of sintering conditions on the thermal properties of printable metal nanoparticle ink studied by thermoreflectance
Notice bibliographique
Résumé
Metal nanoparticle inks are promising to fabricate conductors for low-cost, printed electronics. Low electrical resistivity can be achieved by nanoparticle sintering. The thermal properties of metal nanoparticle thin films have not been studied extensively but can yield great insights for the optimization of the sintering conditions. For example, in laser sintering, monitoring the changes in thermal conductivity over different stages of the process can help estimating the local temperature as well as the electrical conductivity of the film. In this work, we use frequency-domain thermoreflectance to measure these properties in a silver nanoparticle thin film thermally sintered ex-situ. The film is fabricated by spin coating a commercial printable silver ink with monodispersed 35 nm silver nanoparticles surrounded by a ligand. Using frequencydomain thermoreflectance (FDTR), we measured the thermal conductivity of the thin film by modulating the heat flux over a wide range of frequencies up to 50 MHz. An increase of thermal conductivity with increasing sintering temperature is observed up to a sintering temperature of 155°C, as measured by thermoreflectance or inferred through theWiedemann- Franz Law based on electrical conductivity measurements. The results are corroborated with material characterization by Scanning Electron Microscopy (SEM) and Energy Dispersive Spectroscopy (EDS). The thermal and electrical properties are correlated throughout the different stages of sintering. For unsintered films, thermoreflectance gives more accurate values of thermal conductivity because it measures thermal conduction by both electrons and phonons. The Wiedemann- Franz Law underestimates the thermal conductivity by 50% in the unsintered case, which is problematic for modeling and optimization of the sintering process. In the sintered state, thermoreflectance and electrical conductivity measurements are in good agreement, as the contribution to heat transport is dominated by electrons. The thermoreflectance metrology can be used as a non-contact method to determine film conductivity, both thermal and electrical, during manufacturing processes involving nanoparticle inks.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».