최상의 답변
tl; dr : 예 tl; dr2 : 충분히 얇게 만들면 모든 것이 투명 해집니다. “실생활에는 존재하지 않는 이론적 완벽한 금속.
실제 질문에 답하려면”투명한 “이 무엇을 의미하는지,”금속 “이 무엇을 의미 하는지를 지정해야합니다. 전자의 경우 가시 광선에 대한 투명성을 가정합니다. 후자의 경우 “금속”은 사람마다 다른 것을 의미하기 때문에 상황이 조금 더 까다로워집니다 (아래 목록은 완전하지 않음).
- 요소 주기율표 중앙
- 금속 저항률 (특정 임계 값 미만의 저항률)을 가진 모든 원소 또는 화합물
- 페르미 수준을 교차하는 전자 밴드가있는 원소 또는 화합물
- 페르미 액체
정의에 따라 (2) 투명 금속은 모든 터치 스크린 장치에 있습니다. 어떤 지휘 ma terial은 얇을 때 투명하게 만들 수 있지만 (모두 할 수 있음) 내구성, 전도성, 제조 가능성 및 비용을 최적화합니다. 지금까지 ITO가 이기고 있지만 비용 최적화가 더 나은 또 다른 투명 전도체가 향후 인수 될 것입니다.
보다 일반적으로 벌크 금속은 대부분 아래의 주파수 (또는 입사광의 에너지)를 반사합니다. 플라즈마 주파수보다 높은 주파수에 대한 플라즈마 주파수 및 비 반사 (보다 쉽게 투명). 아래 이미지와 비교할 때 가시 광선은 1.65-3.26eV 범위입니다.
알루미늄의 이론적 (점선) 및 실험적 (실선) 반사율. 이미지 소스 : http://www.mark-fox.staff.shef.a …
플라즈마 주파수 (\ 금속의 omega\_p)는 다음과 같이 주어집니다. \ omega\_p = (\ frac {Ne ^ 2} {\ epsilon\_0 m}) ^ {1/2} 여기서 N은 단위 부피당 전자의 수, e는 전자 전하, \ epsilon\_0은 자유 공간의 유전율이고 m은 전자 질량 (유효 질량으로 일반화 가능)입니다.
실제 금속은 100 \% 반사되지 않으므로 투명도는 박막의 가능성입니다. 금속에 입사하는 빛의 가시 주파수를 고려하면 (대부분의 금속에서 가시 광선은 플라즈마 주파수보다 낮음), 광 파워는 금속 내부에서 기하 급수적으로 감소하며 피부 깊이라고하는 특성 길이 \ delta로 감소합니다. 금속의 전체 두께가 스킨 깊이와 비슷하면 투명하게 보입니다. \ delta = (\ frac {2} {\ sigma\_0 \ omega \ mu\_0}) ^ {1/2} 위의 방정식에서 \ sigma\_0은 금속의 DC 전도도, \ omega는 빛의 주파수, \ mu\_0은 자유 공간의 투자율입니다. 일반적인 금속의 경우 \ delta는 1-10nm 이므로 금속이 투명하려면 원자 두께가 몇 개만 있어야합니다.
광 주파수가 플라즈마 주파수보다 높으면 수십 또는 수백 나노 미터 정도의 두꺼운 금속을 사용할 수 있습니다 (계산하기가 더 복잡함).
마지막으로 가장 확실한 방법입니다. 투명도를 유지하면서 금속 막의 두께를 늘리는 것은 단위체 적당 전도 전자 수 N을 낮추는 것이다. 이렇게하면 DC 전도도 (\ sigma\_0)가 낮아져 스킨 깊이가 증가하고 플라즈마 주파수가 낮아집니다.
이전에 여기, 여기, 여기에서 유사한 개념에 대해 논의했습니다.
그리고 다음은 투명 전도체에 대한 리뷰 기사입니다. 투명 전도체의 물리학
답변
물론입니다. 오늘날 투명 전극 (금속)은 낮은 저항 (양호한 전도도)이지만 우수한 투명성이 필요한 응용 분야에서 사용되고 있습니다. 응용 분야에는 LED, 박막 및 태양 전지가 포함됩니다. 일부 금속이 투명한 이유는 무엇입니까? 두 가지 요소 : 플라즈마 빈도 및 흡수 에지 .
투명성은 물질이 전자파 (예 : 전파, 마이크로파, 적외선, 가시 광선, UV)에 반응하는 방식으로 생각할 수 있습니다. 전자기파가 물질에 부딪히면 반사, 흡수 및 / 또는 투과와 같은 일이 발생합니다.
물질은 플라즈마 주파수를 갖는 경향이 있습니다. 물질이 불투명 해지는 것을 멈추고 EM 파를 전송하기 시작하는 전자기파의 주파수입니다.
아래 그림에서 볼 수 있듯이 손에있는 물질의 반사율 저에너지 (저주파)에서 약 0.9 (90 \%)입니다. 에너지 (주파수)가 임계 값 E = 15.8 eV에 도달하면 반사율이 급격히 감소합니다. 이 임계 에너지에 해당하는 주파수는 플라즈마 주파수입니다.
자료에는 absoprtion edge 라고 부르는 것이 있습니다.물질이 갑자기 EM 파 에너지를 흡수하기 시작하고 전송을 중지하는 주파수입니다.
Absoprtion Edge = (에너지 갭) / (플랑크 상수 h)
물질이 흡수하면 EM 파의 주파수가 밴드 갭 ( 흡수에 필요한 최소 에너지) . 가시 광선에 대한 투명성을 위해 밴드 갭 (흡수를위한 최소 에너지 요구 사항)이 UV 범위 내에 있어야합니다. 이렇게하면 가시 광선 스펙트럼에서 빛이 흡수되지 않으므로 가시 광선 스펙트럼에서 물질이 투명 해집니다.
IR에 플라즈마 주파수가 있고 UV에 흡수 에지가있는 금속이 나타납니다. 투명도. 인듐 주석 산화물이 그 예입니다.