Bedste svar
tl; dr: ja tl; dr2: alt vil være gennemsigtigt, hvis du gør det tyndt nok undtagen en teoretisk perfekt metal, som ikke findes i det virkelige liv.
For faktisk at svare på spørgsmålet skal man specificere, hvad de mener med “gennemsigtigt”, og hvad de betyder med “metal”. antage gennemsigtighed for synligt lys. For sidstnævnte er tingene lidt mere vanskelige, fordi “metal” betyder forskellige ting for forskellige mennesker (listen nedenfor er ikke beregnet til at være udtømmende):
- Elementerne midt i det periodiske system
- Ethvert element eller forbindelse med metallisk resistivitet (resisitivitet under en bestemt tærskel)
- Et element eller forbindelse med elektroniske bånd, der krydser Fermi-niveauet
- En Fermi-væske
Per definition (2) er der transparente metaller på alle dine berøringsskærmenheder. Det er ikke et spørgsmål om hvilke dirigent ma terial kan gøres gennemsigtige, når de er tynde (alle kan), men snarere hvilken man optimerer holdbarhed, ledningsevne, fremstillingsevne og omkostninger. Indtil videre vinder ITO, men en anden gennemsigtig leder med bedre omkostningsoptimering vil sandsynligvis overtage i fremtiden.
Mere generelt vil et bulkmetal for det meste reflektere for frekvenser (eller energi, af indfaldende lys) nedenfor plasmafrekvensen og ikke-reflekterende (lettere gennemsigtig) for frekvenser over plasmafrekvensen. I sammenligning med billedet nedenfor er synligt lys i området 1,65-3,26eV.
Teoretisk (begge stiplede linjer) og eksperimentel (solid linje) reflektionsevne af aluminium. billedkilde: http://www.mark-fox.staff.shef.a …
Plasmafrekvensen (\ omega\_p) af et metal er givet ved: \ omega\_p = (\ frac {Ne ^ 2} {\ epsilon\_0 m}) ^ {1/2} hvor N er antallet af elektroner pr. volumenhed, e er elektronladningen, \ epsilon\_0 er permittivitet for frit rum, og m er elektronmassen (generaliseret til en effektiv masse).
Ægte metaller er ikke 100\% reflekterende, så gennemsigtighed er en mulighed for tynde film. I betragtning af synlige frekvenser af lys, der falder ind på metallet (for de fleste metaller er synligt lys under plasmafrekvensen), falder den optiske effekt eksponentielt inden i metallet med en karakteristisk længde \ delta, der kaldes en huddybde. Hvis hele tykkelsen af metallet kan sammenlignes med huddybden, vises det gennemsigtigt. \ delta = (\ frac {2} {\ sigma\_0 \ omega \ mu\_0}) ^ {1/2} I ligningen ovenfor er \ sigma\_0 metalets DC-ledningsevne, \ omega er frekvensen af lys, og \ mu\_0 er den magnetiske permeabilitet af frit rum. For et typisk metal vil \ delta være 1-10nm , så metallet skal kun være et par atomer tyk for at være gennemsigtigt.
Hvis lysfrekvensen er over plasmafrekvensen, kan man slippe væk med et tykkere metal – måske flere titusinder eller hundreder af nanometer (det er mere kompliceret at beregne).
Endelig den mest oplagte måde at øge tykkelsen af en metalfilm, samtidig med at gennemsigtighed opretholdes, er at sænke antallet af ledningselektroner, N, pr. volumenhed. Dette vil både sænke jævnstrømskonduktiviteten (\ sigma\_0), hvilket vil øge huddybden og sænke plasmafrekvensen.
Jeg diskuterede lignende begreber tidligere her, her og her.
Og her er en gennemgangsartikel om gennemsigtige ledere: Gennemsigtige leders fysik
Svar
Ja absolut. Transparente elektroder (metaller) anvendes i dag til applikationer, hvor lav resistivitet (god ledningsevne) men god gennemsigtighed er nødvendig. Anvendelser inkluderer LED, tynde film og solceller. Hvorfor er nogle metaller gennemsigtige? To faktorer: Plasma frekvens og absorptionskant .
Transparens kan betragtes som hvordan et materiale reagerer på elektromagnetiske bølger (f.eks. radiobølger, mikrobølgeovn, infrarødt, synligt lys, UV). Når en elektromagnetisk bølge rammer et materiale, sker der ting: Refleksion, Absoprtion og / eller transmission.
Materialer har tendens til at have det, der kaldes plasmafrekvens, som er frekvensen af den elektromagnetiske bølge, op til hvilken et materiale holder op med at være uigennemsigtigt, og begynder derfor at transmittere EM-bølgen. er omkring 0,9 (90\%) ved lave energier (lave frekvenser). Så snart energien (frekvensen) når en kritisk værdi, E = 15,8 eV, falder reflektionsevnen hurtigt. Frekvensen svarende til denne kritiske energi er plasmafrekvensen.
Materialer har også noget, du kalder absoprtion edge .Det er den frekvens, når materialet pludselig begynder at absorbere EM-bølgeenergier og holder op med at transmittere.
Absoprtion Edge = (Energigap) / (Plancks konstant h)
Hvis materialet absorberer, betyder det, at frekvensen af EM-bølgen er lig med eller større end det, der kaldes båndgab ( minimum energibehov til absorption) . For gennemsigtighed for synligt lys er det nødvendigt, at båndgabet (minimalt energibehov for absorption) ligger inden for UV-området. På denne måde absorberes intet lys i de synlige lysspektre, hvilket gør materialet gennemsigtigt i det synlige lysspektrum.
Et metal med en plasmafrekvens i IR og en absorptionskant i UV vil udvise gennemsigtighed. Indiumtinoxid er et eksempel på det.