We performed uniaxial tensile test on polymer-supported silver thin films using two different deposition technologies. Our first method is e-beam evaporation which represents conventional photo lithographic method. Ag/PI annealed at $320\degC$ for 1 hour failed at elongation of 22.7%. High temperature annealing resulted in larger grain which is known to lower the yield strength. As a result, the failure strain increased compared to as-deposited Ag/PI film. In order to assess the substrate effect on the failure strain, we also performed tensile experiment using Ag/PET film which was acrylic primer coated. Abundant slip traces were observed and the failure strain increased significantly for the as-deposited film. As acrylic primer coating is known to increase the adhesion between the substrate and the film, we conclude that the adhesion between Ag and the substrate is a crucial factor for the tensile behavior. However, Ag/Cr/PI multilayer specimen with Cr as an adhesion layer did not increase the failure strain much which is a quite interesting result as well. In our research, we also obtained the Young’s modulus of the silver thin film by subtracting the effect of PI layer from the Ag/PI multilayer.
Our second method for sample fabrication is spin coating of nanoparticle-based Ag ink on polymer substrate. Until now, both Ag/PI and Ag/PET failed at elongation of only a few percent. We think the cohesion strength between the silver nanoparticle is very low which limits the stretchability. Therefore, increasing the adhesion strength between silver and the polymer substrate didn’t increase the failure strain of the specimen. Additional annealing or chemical treatment may be required to be able to use nanoparticle-based Ag film as an actual alternative to conventional photolithographic based fabrication methods.
폴리머 모재위에 은 박막을 두가지 증착방식으로 올린 후 인장 실험을 수행하였다. 첫번째 방식은 전자빔 증착으로 대표적인 전통적인 포토리소그래피 방식이다. $320\degC$에서 1시간 열처리한 Ag/PI는 22.7%에서 파괴되었다. 높은 온도의 열처리는 입자를 크게 하여 항복강도를 낮춘다. 결과적으로 파괴되는 변형이 증착만 한 Ag/PI보다 증가한다. 또한 아크릴 프라이머가 처리된 PET 필름을 사용한 Ag/PET 를 인장실험 하였다. 슬립이 많이 일어난 것을 관찰 할 수 있고, 파괴되는 변형이 증착만 한 경우에 대해서 상당히 증가하였다. 아크릴 프라이머가 처리된 기판은 박막사이의 접착력을 증가시키기 때문에 은박막과 기판과의 접착력이 인장거동에 중요한 요소라고 할 수 있다. 반면에 접착력을 증가시키기 위해 은 박막과 폴리머 기판 사이에 크롬 박막을 깔았는데 흥미롭게도 파괴되는 변형을 증가시키지 못했다. 우리 연구에서 또한 Ag/PI에서 PI 영향을 빼서 은박막의 탄성계수를 얻었다.
두번째 방식은 은 잉크를 폴리머 기판위에 스핀코팅 한 후 소성시키는 것이다. 지금 까지 Ag/PI 와 Ag/PET에 대해 겨우 몇 퍼센트 내에서 파괴가 일어났다. 은 입자 사이에 약한 결합력이 연신율에 제한을 주었을 것으로 생각한다. 그러므로 은 박막과 폴리머 기판사이에 접착력을 증가키는 것이 파괴되는 변형을 증가시키지 못했다. 전통적인 포토리소그래피를 기반으로 한 공정 방법의 실질적인 대안으로 나노 잉크를 기반으로 한 은 박막을 사용하기 위해 은 박막을 두껍게 올려 추가적인 열처리 또는 화학적 처리를 하는 것이 필요하다고 예상된다.
