עבודה זו נתמכה כלכלית על ידי משרד המדע והטכנולוגיה והמועצה הלאומית למדע של רפובליקה העממית של סין (nos חוזה. המל&quot;ל 101-2,221-E-027-042 והמועצה לביטחון לאומי 101-2,622-E-027-003-CC2). תודה DH ווי האוניברסיטה הלאומית של טייפה טכנולוגיה (טייפה TECH) לד&quot;ר שכטמן בפרס פרס.

1. הכנת תשתית וניקוי <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חותך מצעי סיליקון x 10 מ&quot;מ 10 מ&quot;מ מSi (100) רקיק. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חותך x 10 מ&quot;מ 10 מ&quot;מ זכוכית מצעים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש בשואב קולי כדי לנקות את מצעי סיליקון וזכוכית עם אצטון במשך 10 דקות, אלכוהול במשך 10 דקות, ולאחר מכן isopropanol במשך 15 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יש לשטוף את מצעים עם מים ללא יונים (DI) שלוש פעמים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לפוצץ-לייבש את מצעים עם אקדח חנקן. </li></ol> 2. DEZn הכנה ושימור הערה: Diethylzinc (C 2 H 5) 2 Zn, המכונה גם DEZn, היא תרכובת organozinc pyrophoric מאוד המורכבת של מרכז אבץ קשור לשתי קבוצות אתיל. אף פעם לא עובד לבד בעת שימוש DEZn. DEZn הוא רעיל מאוד ורגיש לחמצן ומים, כדי להיות בטוח שלא למקם את DEZn ליד המים. תמיד לובשים מסכות מגן והגנה על העין; כל הנהלים חייבים להתבצע בשכונה. והכי חשוב, שאינו בשימוש DEZn חייב bדואר מאוחסן בסביבת C 5 o. הערה: השימוש הראשון של DEZn, בצע את שלב 2. אם לא, להתחיל את הניסוי בשלב 3. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש במזרק כדי להוציא 30 מיליליטר DEZn מהבקבוק ואז מזריק לתוך מבחנה ממוקמת בגליל פלדה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש בצינור ברזל מגולוון להתחבר גליל הפלדה עם תא התגובה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש במשאבה מכאנית ושסתומים כדור לשאוב את גליל הפלדה בסביבת ואקום (6 Torr). הערה: DEZn יהיה קשה מגיב עם חמצן, זה חייב להישמר בסביבת הוואקום. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אחסן את DEZn שאינו בשימוש בסביבת C 5 o. </li></ol> 3. PECVD לשכת הכנה וסינתזה של תחמוצת האבץ Thin Films הערה: התרשים סכמטי של שיקוע כימי פלזמה המשופרת מתואר באיור 1. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את מרחק העבודה בין האלקטרודה מקלחת ושלב מדגם ב 30 מ&quot;מ. </li> &lt;li&gt; מניחים את מצעים על הבמה המדגם של תא תגובה במיקום הנכון שבו יש מרחק 3 סנטימטר מכניסת DEZn. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פתח את המשאבה סיבובית ולפתוח בהדרגה את שסתומי שער ושסתום פרפר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חכה עד שלחץ הרקע של חדר הכור הוא נמוך מ -30 mTorr. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סגור את שסתומי שער ופרפר השסתום, שמתחבר למשאבה סיבובית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר מכן פתח את המשאבה טורבו ושסתומים שער יחסי להגיע ואקום גבוה של 3 x 10 -6 Torr. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר שהגיע למצב הוואקום הנחוץ, לפתוח את בקר החום ולחמם את הבמה המדגם לטמפרטורת הסינתזה (200, 300, 400, 500, ו -600 o C לפרמטרים ניסוי שונים). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כאשר הטמפרטורה והלחץ להגיע לתנאי ההכרחי, לסגור את המשאבה טורבו ולאחר מכן פתח את השסתום שסתומים שער ופרפר שמתחבר למשאבה סיבובית בו-זמנית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר מכן, לפתוח את שסתומי יניקת הגז ולהפעיל את ז הארגוןכזרימת בקר בו זמנית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> זרימת הגז (.167 מיליליטר / sec) הארגון לתוך התא. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את הלחץ קאמרי 500 mTorr. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את מחולל RF (13.56 MHz) והתאמת הרשת, ולאחר מכן קבע את כוח RF ב 100 W לטיהור דגימות המשטח במשך 15 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר שסיים את הטיהור של דגימות, להפוך את כוח RF עד 70 W. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר מכן, להפעיל את שסתום בקר גז פחמן דו חמצני וכניסת גז. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לזרום פחמן דו חמצני (0.5 מיליליטר / sec) לתוך התא. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את לחץ העבודה בשעת 6 Torr. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אחרי הלחץ קאמרי מגיע 6 Torr, לזרום הארגון הגבוה הטהור כגז מוביל (.167 מיליליטר / sec) לביצוע diethylzinc (DEZn) לתוך התא ושסתום כדור פתוח מחובר לDEZn בו זמנית. במקביל, מתחיל את הסינתזה של סרטי ZnO. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> המשך סינתזת הפלזמה של סרטי ZnO במשך 5 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אחרי סרטי ZnO היו מסונתזים, seriatim לכבות את הגנרטור RF, שסתום כדור, קון החוםטרולר וכל זרימת גז הבקרים יחד עם שסתומי כניסת גז. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קח את הדוגמא כאשר מדגם טמפרטורת הבמה מתקררת לRT. הערה: קצב הקירור הוא כ 1.8 o C / דקה. </li></ol> 4. הכנת התבנית דמוית Interdigitated על ZnO Thin Film כפי-מסונתז הערה: סכמטי של התהליך ליתוגרפיה מתואר באיור 3. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש בצלחת חמה לאפות מדגם ZnO כ- ​​מסונתז ב 150 מעלות צלסיוס במשך 10 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את המדגם על coater הספין, ולאחר מכן לוותר הפתרון הנוזלי של photoresist (S1813) עם 100 μl על מדגם ZnO. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל coater הספין ב 800 סל&quot;ד במשך 10 שניות ולאחר מכן להאיץ ל -3,000 סל&quot;ד במשך 30 שניות כדי לייצר שכבה אחידה דקה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאפות רך מדגם ZnO מצופה photoresist בC o 105 למשך 90 שניות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר הרכה-האפייה, להשתמש אור UV כדי לחשוף את Trou המדגם מצופה photoresist<html> GH photomask ידי aligner מסכה. זמן החשיפה הוא 2 שניות והכוח הוא 400 W. הערה:. הדפוס של photomask מעוצב כדמוי interdigitated, שהוא 0.03 מ&quot;מ רחב ומ&quot;מ 4 ארוך (14 זוגות) ויש מרווח בין האלקטרודה של 0.15 מ&quot;מ כמתואר באיור 2 ראוי לציין שרגיש לסך אזור הוא 84.32 מ&quot;מ 2 לגלאי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר הליך החשיפה, פינצטה השימוש לקליפ המדגם, ולאחר מכן לטבול את הסוללה במפתח המדולל (לערבב 50 מיליליטר של יזם ושל 150 מיליליטר מים deionized) באמצעות פעולות של מתנדנד מצד לצד במשך 35 של להשיג המדגם פיתח. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יש לשטוף את המדגם פיתח עם מים די ויבש עם גז חנקן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש במיקרוסקופ האופטי כדי לבדוק את הדפוס שלם. אם לא, השתמש באצטון כדי להסיר את photoresist וחזור על שלבים 4.2-4.7 עד הדפוס המושלם הושג. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קשה לאפות המדגם ב 120 מעלות צלסיוס במשך 20 דקות. </li></ol>התחת = &quot;jove_title&quot;&gt; 5. בתצהיר של Pt למעלה אלקטרודה וכימי ההמראה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש במערכת המקרטעת magnetron RF להפקיד שכבה דקה מוליכה Pt (100 ננומטר) בחלק העליון של המדגם שפותח לפני שתמשיך להליך ההמראה כימי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את המרחק בין היעד ומצע ב -13 מ&quot;מ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש במשאבה המכנית להגיע ואקום גס של 5 mTorr. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר מכן, השתמש המשאבה טורבו להשיג ואקום גבוה של 7 x 10 -7 Torr. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חכה עד שהתא מגיע לוואקום הגבוה, לסגור את המשאבה טורבו ולפתוח את המשאבה המכנית לאחר מכן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> זרימת גז הארגון ב0.3 מיליליטר / sec לתא על ידי זרימת mas בקר עד הלחץ קאמרי להגיע לחץ העבודה של 100 mTorr. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל הישיר הנוכחי (DC) לפרוק אספקת חשמל ולהגדיר את כוח DC ב 15 W למקרטע האלקטרודה הסרט הדק Pt על המדגם של 25 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר שכבת אלקטרודה Pt הופקדה על ידי sputt magnetronering שיטה, להוציא את המדגם מהתא. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לטבול את המדגם לתוך נוזל אצטון לתהליך ההמראה כימי על ידי שואב קולי כדי להסיר את photoresist. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קבע את זמן הניקוי ב1 דקות כדי להסיר ביסודיות photoresist, ולאחר מכן לקבל את האלקטרודה Pt כמו-interdigitated על הסרט הדק ZnO. </li></ol> 6. תהליך הרכבה עצמי <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את מדגם Pt / ZnO המפוברק-כלמערכת להרכבה העצמית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש במשאבה המכנית וסתום שער לשאוב את הלחץ קאמרי הרכבה העצמית 20 mTorr. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חכה עד שהלחץ קאמרי מגיע 20 mTorr, לזרום גז ארגון ב0.3 מיליליטר / sec לתוך התא ולהגדיר את לחץ העבודה של 5 Torr. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר מכן, לקבוע את קצב החימום כמו C / דקת 100 o. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר מכן, לחשל המדגם ב 450 מעלות צלסיוס במשך 10 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ברגע מרותק, לחכות עד שהמדגם מתקרר לRT, ואז לקחת את הדגימה. </li></ol>

<ol>
	<li>Choppali, U., Kougianos, E., Mohanty, S. P., Gorman, B. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+annealing+on+polymeric+derived+ZnO+thin+films+on+sapphire.">Influence of annealing on polymeric derived ZnO thin films on sapphire.</a> Thin Solid Films. 545, 466-470 (2013).</li><li>Bedia, F. Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+tin+doping+on+optical+properties+of+nanostructured+ZnO+thin+films+grown+by+spray+pyrolysis+technique.">Effect of tin doping on optical properties of nanostructured ZnO thin films grown by spray pyrolysis technique.</a> J. Alloy. Compd. 616, 312-318 (2014).</li><li>Liu, W. S., Wu, S. Y., Hung, C. Y., Tseng, C. H., Chang, Y. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improving+the+optoelectronic+properties+of+gallium+ZnO+transparent+conductive+thin+films+through+titanium+doping.">Improving the optoelectronic properties of gallium ZnO transparent conductive thin films through titanium doping.</a> J. Alloy. Compd. 616, 268-274 (2014).</li><li>Baik, K. H., Kim, H., Kim, J., Jung, S., Jang, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nonpolar+light+emitting+diode+with+sharp+near-ultraviolet+emissions+using+hydrothermally+grown+ZnO+on+p-GaN.">Nonpolar light emitting diode with sharp near-ultraviolet emissions using hydrothermally grown ZnO on p-GaN.</a> Appl. Phys. Lett. 103, 091107 (2013).</li><li>Han, S. J., Huang, W., Shi, W., Yu, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Performance+improvement+of+organic+field-effect+transistor+ammonia+gas+sensor+using+ZnO/PMMA+hybrid+as+dielectric+layer.">Performance improvement of organic field-effect transistor ammonia gas sensor using ZnO/PMMA hybrid as dielectric layer.</a> Sens Actuator B-Chem. 203, 9-16 (2014).</li><li>Chizhov, A. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visible+light+activated+room+temperature+gas+sensors+based+on+nanocrystalline+ZnO+sensitized+with+CdSe+quantum+dots.">Visible light activated room temperature gas sensors based on nanocrystalline ZnO sensitized with CdSe quantum dots.</a> Sens Actuator B-Chem. 205, 305-312 (2014).</li><li>Li, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+substrate+on+the+structural,+electric+and+optical+properties+of+Al-doped+ZnO+films+prepared+by+radio+frequency+magnetron+sputtering.">Effects of substrate on the structural, electric and optical properties of Al-doped ZnO films prepared by radio frequency magnetron sputtering.</a> Thin Solid Films. 517, 3265-3268 (2009).</li><li>Ellmer, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Resistivity+of+polycrystalline+zinc+oxide+films:+current+status+and+physical+limit.">Resistivity of polycrystalline zinc oxide films: current status and physical limit.</a> J. Phys. D: Appl. Phys. 34, 3097 (2001).</li><li>Wang, F. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=optical+and+electrical+properties+of+Hf-doped+ZnO+transparent+conducting+films+prepared+by+sol-gel+method.">optical and electrical properties of Hf-doped ZnO transparent conducting films prepared by sol-gel method.</a> J. Alloy. Compd. 623, 290-297 (2015).</li><li>Senay, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=ZnO+thin+film+synthesis+by+reactive+radio+frequency+magnetron+sputtering.">ZnO thin film synthesis by reactive radio frequency magnetron sputtering.</a> Appl. Surf. Sci. 318, 2-5 (2014).</li><li>Chi, P. W., Su, C. W., Jhuo, B. H., Wei, D. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photoirradiation+caused+controllable+wettability+switching+of+sputtered+highly+aligned+c-axis-oriented+zinc+oxide+columnar+films.">Photoirradiation caused controllable wettability switching of sputtered highly aligned c-axis-oriented zinc oxide columnar films.</a> Int. J. Photoenergy. 2014, 765209 (2014).</li><li>Jamal, R. K., Hameed, M. A., Adem, K. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+properties+of+nanostructured+ZnO+prepared+by+a+pulsed+laser+deposition+technique.">Optical properties of nanostructured ZnO prepared by a pulsed laser deposition technique.</a> Mater. Lett. 132, 31-33 (2014).</li><li>Kobayashi, T., Nakada, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+post-deposition+on+transparent+conductingZnO:B+thin+films+grown+by+MOCVD.">Effects of post-deposition on transparent conductingZnO:B thin films grown by MOCVD.</a> Jpn. J. Appl. Phys. 53, 05FA03 (2014).</li><li>Chao, C. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Postannealing+effect+at+various+gas+ambients+on+ohmic+contacts+of+Pt/ZnO+nanobilayers+toward+ultraviolet+photodetectors.">Postannealing effect at various gas ambients on ohmic contacts of Pt/ZnO nanobilayers toward ultraviolet photodetectors.</a> Int. J. Photoenergy. 2013, 372869-1155 (2013).</li><li>Barankin, M. D., Gonzalez II, E., Ladwig, A. M., Hicks, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plasma-enhanced+chemical+vapor+deposition+of+zinc+oxide+at+atmospheric+pressure+and+low+temperature.">Plasma-enhanced chemical vapor deposition of zinc oxide at atmospheric pressure and low temperature.</a> 91, 924-930 (2007).</li><li>Fons, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Uniaxial+locked+epitaxy+of+ZnO+on+the+&#945;+face+of+sapphire.">Uniaxial locked epitaxy of ZnO on the &#945; face of sapphire.</a> Appl. Phys. Lett. 77, 1801 (2000).</li><li>Ko, H. J., Chen, Y., Hong, S. K., Yao, T. a. k. a. f. u. m. i. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MBE+growth+of+high-quality+ZnO+films+on+epi-GaN.">MBE growth of high-quality ZnO films on epi-GaN.</a> J. Cryst. Growth. 209, 816-821 (2000).</li><li>Park, D. J., Lee, J. Y., Park, T. E., Kim, Y. Y., Cho, H. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improved+microstructural+properties+of+a+ZnO+thin+film+using+a+buffer+layer+in-situ+annealed+in+argon+ambient.">Improved microstructural properties of a ZnO thin film using a buffer layer in-situ annealed in argon ambient.</a> Thin Solid Films. 515, 6721-6725 (2000).</li><li>Kim, M. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nitrogen-passivation+effects+of+Si+substrates+on+the+properties+of+ZnO+epitaxial+layers+grown+by+using+plasma-assisted+molecular+beam+epitaxy.">Nitrogen-passivation effects of Si substrates on the properties of ZnO epitaxial layers grown by using plasma-assisted molecular beam epitaxy.</a> J. Korean Phys. Soc. 56, 827-831 (2010).</li><li>Li, G. M., Zhang, J. W., Hou, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Temperature+dependence+of+performance+of+ZnO-based+metal-semiconductor-metal+ultraviolet+photodetectors.">Temperature dependence of performance of ZnO-based metal-semiconductor-metal ultraviolet photodetectors.</a> Sens. Actuator A-Phys. 209, 149-153 (2014).</li><li>Wang, X. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=superhigh+gain+visible-blind+UV+detector+and+optical+logic+gates+based+on+nonpolar+a-axial+GaN+nanowire.">superhigh gain visible-blind UV detector and optical logic gates based on nonpolar a-axial GaN nanowire.</a> Nanoscale. 6, 12009-12017 (2014).</li><li>Inamdar, S. I., Rajpure, K. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-performance+metal-semiconductor-metal+UV+photodetector+based+on+spray+deposited+ZnO+thin+films.">High-performance metal-semiconductor-metal UV photodetector based on spray deposited ZnO thin films.</a> J. Alloy. Compd. 595, 55-59 (2014).</li><li>Tian, C. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+continuous+annealing+on+the+performance+of+ZnO+based+metal-semiconductor-metal+ultraviolet+photodetectors.">Effects of continuous annealing on the performance of ZnO based metal-semiconductor-metal ultraviolet photodetectors.</a> Mater. Sci. Eng. B-Adv. Funct.Solid-State Mater. 184, 67-71 (2014).</li><li>Chen, H. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Realization+of+a+self-powered+ZnO+MSM+UV+photodetector+with+high+responsivity+using+an+asymmetric+pair+of+Au+electrodes.">Realization of a self-powered ZnO MSM UV photodetector with high responsivity using an asymmetric pair of Au electrodes.</a> J. Mater. Chem. C. 2, 9689-9694 (2014).</li><li>Subramanyam, T. K., Srinivasulu Naidu, ., S, S., Uthanna, <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+substrate+temperature+on+the+physical+properties+of+DC+reactive+magnetron+sputtered+ZnO+films.">Effect of substrate temperature on the physical properties of DC reactive magnetron sputtered ZnO films.</a> Opt. Mater. 13, 239-247 (1999).</li><li>Iwanaga, H., Kunishige, A., Takeuchi, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anisotropic+thermal+expansion+in+wurtzite-type+crystals.">Anisotropic thermal expansion in wurtzite-type crystals.</a> J. Mater. Sci. 35, 2451-2454 (2000).</li><li>Okaji, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Absolute+thermal+expansion+measurements+of+single-crystal+silicon+in+the+range+300-1300+K+with+an+interferometric+dilatometer.">Absolute thermal expansion measurements of single-crystal silicon in the range 300-1300 K with an interferometric dilatometer.</a> Int. J. Thermophys. 9, 1101-1109 (1988).</li><li>Pearse, R. W. B., Lichtenberg, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The identification of molecular spectra. , (1976).</li><li>Chao, C. H., Wei, D. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Growth+of+non-polar+ZnO+thin+films+with+different+working+pressures+by+plasma+enhanced+chemical+vapor+deposition.">Growth of non-polar ZnO thin films with different working pressures by plasma enhanced chemical vapor deposition.</a> Jpn. J. Appl. Phys. 53, 11RA05 (2014).</li><li>Lin, B., Fu, Z., Green Jia, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=luminescent+center+in+undoped+zinc+oxide+films+deposited+on+silicon+substrate.">luminescent center in undoped zinc oxide films deposited on silicon substrate.</a> Appl. Phys. Lett. 79, 943-945 (2001).</li><li>Koida, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Radiative+and+nonradiative+excitonic+transitions+in+nonpolar+(110)+and+polar+(000)+and+(0001)+ZnO+epilayers.">Radiative and nonradiative excitonic transitions in nonpolar (110) and polar (000) and (0001) ZnO epilayers.</a> Appl. Phys. Lett. 84 (110), 1079 (2004).</li></ol>

The authors declare that they have no competing financial interests.

צעדים ושינויים קריטיים בשלב 1, מצעים יש לנקות ביסודיות וצעדי 1.3-1.5 אחריו כדי לוודא שאין גריז או זיהומים אורגניים ואי-אורגניים במצעים. כל גריז או זיהומים אורגניים ואי-אורגניים על פני השטח המצע משמעותי יפחית את ההידבקות של הסרט. <p c...

ZnO הוא חומר מוליך למחצה מבטיח רחב-פס-פער תפקודי בשל מאפייניה הייחודיים כגון יציבות כימית גבוהה, עלות נמוכה, שאינו רעיל, כוח סף נמוך לשאיבה אופטית, פער להקה ישירה רחב (3.37 eV) ב RT ואקסיטון הגדול מחייב אנרגיה של ~ 60 מופתע נוכח 1-2. לאחרונה, סרטים דקים ZnO כבר מועסקים בתחומים רבים, כולל יישום סרטי תחמוצת מוליך (TCO) שקופים, מכשיר פולט אור הכחול, טרנזיסטורים אפקט שדה, וחיישן גז 3-6. מצד השני, תחמוצת אבץ הוא חומר מועמד להחליף תחמוצת אינדיום בדיל (איטו) בשל אינדיום ופח להיות נדירים ויקרים. יתר על כן, תחמוצת האבץ בעל העברה אופטית גבוהה באזור הגל הגלוי והתנגדות נמוכה בהשוואה לסרטי איטו 7-8. בהתאם לכך, ייצור, אפיון ויישום של ZnO כבר דיווחו בהרחבה. מחקר הנוכחי מתמקד בסינתזת ג -axis (0002) סרטים דקים גבוהים ZnO ידי פשוטד יעילות שיטה והיישום המעשי שלה כלפי גלאי אור UV. ממצאי דו&quot;ח מחקר שנערך לאחרונה מצביעים על כך שהסרט הדק באיכות גבוהה ZnO יכול להיות מסונתז על ידי טכניקות שונות, כגון שיטת סול-ג&#39;ל, המקרטעת magnetron תדר רדיו, בתצהיר המתכת אורגני אדים כימיים (MOCVD), וכן הלאה 9-14. לכל טכניקה יש יתרונות והחסרונות שלה. לדוגמא, יתרון עיקרי של תצהיר המקרטעת הוא שחומרי היעד עם נקודת התכה גבוהה מאוד גמגמו מאמץ על גבי המצע. לעומת זאת, התהליך המקרטעת קשה לשלב עם ההמראה לבניית מבנה הסרט. במחקר שלנו, מערכת שיקוע כימי פלזמה משופרת (PECVD) הועסקה לסנתז באיכות גבוהה ג -axis סרטים דקים ZnO. הפגזת פלזמה היא גורם מפתח בתהליך הסינתזה שיכולה להגדיל את צפיפות סרט דקה ולשפר את תגובת שיעור פירוק יון 15. בבנוסף, שיעור הצמיחה הגבוה ותצהיר אחיד שטח גדול יתרונות ייחודיים אחרים לטכניקת PECVD. פרט לטכניקת הסינתזה, הידבקות טובה על המצע היא נושא נחשב אחר. במחקרים רבים, ספיר -plane ג כבר בשימוש נרחב כמצע לסנתז גבוה ג -axis סרטים דקים ZnO כי ZnO והספיר יש את אותו מבנה סריג המשושה. עם זאת, ZnO היה מסונתז על מצע ספיר מציג מורפולוגיה משטח מחוספס וריכוזים גבוהים שייר (פגם-קשור) ספק בשל יוצלחים סריג הגדול בין ZnO וספיר -plane ג (18%) בכיוון בכיוון במטוס 16. לעומת מצע הספיר, רקיק Si הוא עוד מצע בשימוש נרחב לסינתזת ZnO. הוופלים Si נעשו שימוש נרחב בתעשיית המוליכים למחצה; וכך, הצמיחה של סרטים דקים באיכות גבוהה ZnO על מצעי Si היא מאוד חשובה ושנחוץsary. למרבה הצער, המבנה הגבישי ומקדם התפשטות תרמית בין ZnO וסי הם ללא ספק שונים שהוביל להידרדרות באיכות קריסטל. במהלך העשור האחרון, מאמצים רבים נעשו כדי לשפר את האיכות של סרטים דקים ZnO על גבי מצעי Si באמצעות שיטות שונות, כולל שכבות ZnO חיץ 17, חישול באווירת גז שונים 18, ופסיבציה של פני השטח מצע Si 19. המחקר הנוכחי הציע בהצלחה שיטה פשוטה ויעיל לסנתז גבוה ג -axis סרט דק ZnO על גבי מצעי Si ללא כל שכבת חיץ או טיפול מראש. תוצאות הניסוי הצביעו על כך שהסרטים הדקים ZnO מסונתז תחת טמפרטורת הצמיחה האופטימלית הראו גביש הטוב ואיכויות אופטיות. המבנה הגבישי, הרכב הפלזמה RF, מורפולוגיה פני השטח, והתכונות אופטיות של סרטים דקים ZnO נחקרו על ידי קרן ה- X עקיפה (XRD), ספקטרוסקופיה פליטה האופטית (OES), sc פליטת השדהמיקרוסקופ האלקטרונים אנינג (FE-SEM), וספקטרום photoluminescence RT (PL), בהתאמה. יתר על כן, העברה של סרטים דקים ZnO גם אישרה ודיווחה. הסרט הדק ZnO כ- מסונתז שימש כשכבת חישה ליישום גלאי אור UV גם נחקרה במחקר זה. יש גלאי האור UV יישומי פוטנציאל גדולים בניטור UV, מתג אופטי, אזעקת אש, ומערכת טילי התחממות 20-21. ישנם סוגים רבים של photodetectors שבוצע כגון שלילי מהותי חיובי מצב (PIN) ומבני מתכת מוליכים למחצה מתכת (MSM) כוללים קשר ohmic וקשר וטקי. לכל סוג יש יתרונות משלה וחסרונות. נכון לעכשיו, מבני גלאי אור MSM משכו עניין אינטנסיבי בשל הביצועים המעולים שלהם בתגובתיות, אמינות ותגובה וזמן התאוששות 22-24. התוצאות שהוצגו כאן מראות שמצב קשר MSM ohmic הועסקלפברק גלאי אור UV מבוססים סרט הדק ZnO. כזה סוג של גלאי אור בדרך כלל מגלה היענות טובה ואמינה, המצביע על כך הגבוה ג -axis סרט דק ZnO הוא שכבת חישה מתאימה לגלאי אור UV.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>RF power supply</td>
			<td>ADVANCED ENERGY</td>
			<td>RFX-600</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Butterfly valve</td>
			<td>MKS</td>
			<td>253B-1-40-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mass flow conctroller</td>
			<td>PROTEC INSTRUMENTS</td>
			<td>PC-540</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pressure conctroller</td>
			<td>MKS</td>
			<td>600 series&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heater</td>
			<td>UPGRADE INSTRUMENT CO.</td>
			<td>UI-TC 3001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sputter gun</td>
			<td>AJA INTERNATIONAL</td>
			<td>A320-HA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DEZn 1.5M</td>
			<td>ACROS ORGANIC USA, New Jersey</td>
			<td></td>
			<td>also called Diethylzinc (C2H5)2Zn</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spin coater&#160;</td>
			<td>SWIENCO</td>
			<td>PW - 490</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>I-V measurement</td>
			<td>Keithley</td>
			<td>Model: 2400</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Photocondutive measurement&#160;</td>
			<td>Home-built</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>UV light sourse</td>
			<td>Panasonic</td>
			<td>ANUJ 6160</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mask aligner</td>
			<td>Karl Suss</td>
			<td>MJB4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Photoresist</td>
			<td>Shipley a Rohm &#38; Haas company</td>
			<td>S1813</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Developer</td>
			<td>Shipley a Rohm &#38; Haas company</td>
			<td>MF319</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silicon wafer</td>
			<td>E-Light Technology Inc</td>
			<td>12/0801</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass substrate</td>
			<td>CORNING</td>
			<td>1737</td>
			<td>P-type / Boron</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

synthesis and characterization of high c-axis zno thin film by plasma enhanced chemical vapor deposition system and its uv photodetector application

במחקר זה, תחמוצת אבץ (ZnO) סרטים דקים עם ג -axis (0002) נטייה גבוהה מועדפת היו מסונתזים בהצלחה וביעילות על גבי מצעי סיליקון (Si) באמצעות טמפרטורות מסונתזים שונות באמצעות שיקוע כימי פלזמה משופרת מערכת (PECVD). ההשפעות של טמפרטורות שונות מסונתזים במבנה הגבישי, מורפולוגיות פני השטח ותכונות אופטיות נחקרו. עקיפת רנטגן דפוסים (XRD) הצביעו על כך שעוצמת השיא (0002) עקיפה התחזקה עם טמפרטורה מסונתזת הגדלת עד 400 מעלות צלסיוס עוצמת העקיפה של שיא (0002) הפכה בהדרגה חלשה מלווה עם מראה של (10-10) שיא עקיפה כמו הטמפרטורה המסונתזת עד עודף של 400 מעלות צלסיוס Photoluminescence RT הספקטרום (PL) הציג להקה-קצה ליד חזק (Nbe) פליטה נצפתה בסביבות 375 ננומטר ופליטה ברמה עמוקה זניחה (DL) ממוקמת בסביבות 575 und ננומטראה גבוה ג -axis ZnO סרטים דקים. תמונות מיקרוסקופ אלקטרונים סורקים פליטת שדה (FE-SEM) חשפו את פני השטח הומוגני ועם התפלגות גודל גרגר קטנה. הסרטים הדקים ZnO גם היו מסונתזים על גבי מצעי זכוכית באותם פרמטרים למדידת העברה. לצורך יישום אולטרה סגול גלאי אור (UV), הפלטינה interdigitated (Pt) סרט דק (עובי ~ 100 ננומטר) מפוברק באמצעות תהליך קונבנציונלי אופטי ליתוגרפיה ותדר רדיו (RF) המקרטעת magnetron. כדי להגיע למגע ohmic, המכשיר היה מרותק בנסיבות ארגון ב 450 C o על ידי מערכת מהירה חישול תרמית (RTA) במשך 10 דקות. לאחר המדידות שיטתיות, הנוכחי המתח (אני - V) עקומה של תמונה ותוצאות תגובת פוטוני והשעה הנוכחיות תלויה כהות הציגה היענות טובה ואמינה, המצביע על כך הגבוה ג -axis סרט דק ZnO הוא שכבת חישה מתאימהליישום גלאי האור UV.

ZnO (0002) סרטים דקים עם גבוה ג -axis נטייה העדיפה היה מסונתזים בהצלחה על Si מצעים באמצעות מערכת PECVD. פחמן דו חמצני (CO 2) וdiethylzinc (DEZn) שמשו כמבשרי חמצן ואבץ, בהתאמה. המבנה הגבישי של סרטים דקים ZnO התאפיין עקיפה X-ray (איור 4), מצביע על כך שהסרט הדק ZnO מסונתז בC o 4...

Watch this Scientific Journal Video about Synthesis and Characterization of High c-axis ZnO Thin Film by Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition System and its UV Photodetector Application at JoVE.c

Synthesis and Characterization of High c-axis ZnO Thin Film by Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition System and its UV Photodetector Application

We offered a method to directly synthesize high c-axis (0002) ZnO thin film by plasma enhanced chemical vapor deposition. The as-synthesized ZnO thin film combined with Pt interdigitated electrode was used as sensing layer for ultraviolet photodetector, showing a high performance through a combination of its good responsivity and reliability.

סינתזה ואפיון של c-הציר הגבוה ZnO Thin Film ידי פלזמה משופרת מערכת הפקדת כימית החמקן וUV גלאי אור יישומה

In this study, zinc oxide (ZnO) thin films with high c-axis (0002) preferential orientation have been successfully and effectively synthesized onto ...

synthesis-characterization-high-c-axis-zno-thin-film-plasma-enhanced

Research

JoVE Journal

Engineering

15.1K Views.  National Taipei University of Technology (TAIPEI TECH). We offered a method to directly synthesize high c-axis (0002) ZnO thin film by plasma enhanced chemical vapor deposition. The as-synthesized ZnO thin film combined with Pt interdigitated electrode was used as sensing layer for ultraviolet photodetector, showing a high performance through a combination of its good responsivity and reliability.

Video: Synthesis and Characterization of High c-axis ZnO Thin Film by Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition System and its UV Photodetector Application

Polycrystalline Silicon Thin-film Solar cells with Plasmonic-enhanced Light-trapping

One of major approaches to cheaper solar cells is reducing the amount of semiconductor material used for their fabrication and making cells thinner. To compensate for lower light absorption such physically thin devices have to incorporate light-trapping which increases their optical thickness. Light scattering by textured surfaces is a common technique but it cannot be universally applied to all solar cell technologies. Some cells, for example those made of evaporated silicon, are planar as produced and they require an alternative light-trapping means suitable for planar devices. Metal nanoparticles formed on planar silicon cell surface and capable of light scattering due to surface plasmon resonance is an effective approach.
The paper presents a fabrication procedure of evaporated polycrystalline silicon solar cells with plasmonic light-trapping and demonstrates how the cell quantum efficiency improves due to presence of metal nanoparticles.
To fabricate the cells a film consisting of alternative boron and phosphorous doped silicon layers is deposited on glass substrate by electron beam evaporation. An Initially amorphous film is crystallised and electronic defects are mitigated by annealing and hydrogen passivation. Metal grid contacts are applied to the layers of opposite polarity to extract electricity generated by the cell. Typically, such a ~2 &mu;m thick cell has a short-circuit current density (Jsc) of 14-16 mA/cm2, which can be increased up to 17-18 mA/cm2 (~25% higher) after application of a simple diffuse back reflector made of a white paint.
To implement plasmonic light-trapping a silver nanoparticle array is formed on the metallised cell silicon surface. A precursor silver film is deposited on the cell by thermal evaporation and annealed at 23&deg;C to form silver nanoparticles. Nanoparticle size and coverage, which affect plasmonic light-scattering, can be tuned for enhanced cell performance by varying the precursor film thickness and its annealing conditions. An optimised nanoparticle array alone results in cell Jsc enhancement of about 28%, similar to the effect of the diffuse reflector. The photocurrent can be further increased by coating the nanoparticles by a low refractive index dielectric, like MgF2, and applying the diffused reflector. The complete plasmonic cell structure comprises the polycrystalline silicon film, a silver nanoparticle array, a layer of MgF2, and a diffuse reflector. The Jsc for such cell is 21-23 mA/cm2, up to 45% higher than Jsc of the original cell without light-trapping or ~25% higher than Jsc for the cell with the diffuse reflector only.
Introduction
Light-trapping in silicon solar cells is commonly achieved via light scattering at textured interfaces. Scattered light travels through a cell at oblique angles for a longer distance and when such angles exceed the critical angle at the cell interfaces the light is permanently trapped in the cell by total internal reflection (Animation 1: Light-trapping). Although this scheme works well for most solar cells, there are developing technologies where ultra-thin Si layers are produced planar (e.g. layer-transfer technologies and epitaxial c-Si layers) 1 and or when such layers are not compatible with textures substrates (e.g. evaporated silicon) 2. For such originally planar Si layer alternative light trapping approaches, such as diffuse white paint reflector 3, silicon plasma texturing 4 or high refractive index nanoparticle reflector 5 have been suggested.
Metal nanoparticles can effectively scatter incident light into a higher refractive index material, like silicon, due to the surface plasmon resonance effect 6. They also can be easily formed on the planar silicon cell surface thus offering a light-trapping approach alternative to texturing. For a nanoparticle located at the air-silicon interface the scattered light fraction coupled into silicon exceeds 95% and a large faction of that light is scattered at angles above critical providing nearly ideal light-trapping condition (Animation 2: Plasmons on NP). The resonance can be tuned to the wavelength region, which is most important for a particular cell material and design, by varying the nanoparticle average size, surface coverage and local dielectric environment 6,7. Theoretical design principles of plasmonic nanoparticle solar cells have been suggested 8. In practice, Ag nanoparticle array is an ideal light-trapping partner for poly-Si thin-film solar cells because most of these design principle are naturally met. The simplest way of forming nanoparticles by thermal annealing of a thin precursor Ag film results in a random array with a relatively wide size and shape distribution, which is particularly suitable for light-trapping because such an array has a wide resonance peak, covering the wavelength range of 700-900 nm, important for poly-Si solar cell performance. The nanoparticle array can only be located on the rear poly-Si cell surface thus avoiding destructive interference between incident and scattered light which occurs for front-located nanoparticles 9. Moreover, poly-Si thin-film cells do not requires a passivating layer and the flat base-shaped nanoparticles (that naturally result from thermal annealing of a metal film) can be directly placed on silicon further increases plasmonic scattering efficiency due to surface plasmon-polariton resonance 10.
The cell with the plasmonic nanoparticle array as described above can have a photocurrent about 28% higher than the original cell. However, the array still transmits a significant amount of light which escapes through the rear of the cell and does not contribute into the current. This loss can be mitigated by adding a rear reflector to allow catching transmitted light and re-directing it back to the cell. Providing sufficient distance between the reflector and the nanoparticles (a few hundred nanometers) the reflected light will then experience one more plasmonic scattering event while passing through the nanoparticle array on re-entering the cell and the reflector itself can be made diffuse - both effects further facilitating light scattering and hence light-trapping. Importantly, the Ag nanoparticles have to be encapsulated with an inert and low refractive index dielectric, like MgF2 or SiO2, from the rear reflector to avoid mechanical and chemical damage 7. Low refractive index for this cladding layer is required to maintain a high coupling fraction into silicon and larger scattering angles, which are ensured by the high optical contrast between the media on both sides of the nanoparticle, silicon and dielectric 6. The photocurrent of the plasmonic cell with the diffuse rear reflector can be up to 45% higher than the current of the original cell or up to 25% higher than the current of an equivalent cell with the diffuse reflector only.

Polycrystalline silicon thin-film solar cells on glass are fabricated by deposition of boron and phosphorous doped silicon layers followed by crystallisation, defect passivation and metallisation. Plasmonic light-trapping is introduced by forming Ag nanoparticles on the silicon cell surface capped with a diffused reflector resulting in ~45% photocurrent enhancement.

סיליקון polycrystalline תאים סולאריים סרט דק עם plasmonic משופרת אור השמנה

One of major approaches to cheaper solar cells is reducing the amount of semiconductor material used for their fabrication and making cells thinner. To ...

Encapsulation and Permeability Characteristics of Plasma Polymerized Hollow Particles

In this protocol, core-shell nanostructures are synthesized by plasma enhanced chemical vapor deposition. We produce an amorphous barrier by plasma polymerization of isopropanol on various solid substrates, including silica and potassium chloride. This versatile technique is used to treat nanoparticles and nanopowders with sizes ranging from 37 nm to 1 micron, by depositing films whose thickness can be anywhere from 1 nm to upwards of 100 nm. Dissolution of the core allows us to study the rate of permeation through the film. In these experiments, we determine the diffusion coefficient of KCl through the barrier film by coating KCL nanocrystals and subsequently monitoring the ionic conductivity of the coated particles suspended in water. The primary interest in this process is the encapsulation and delayed release of solutes. The thickness of the shell is one of the independent variables by which we control the rate of release. It has a strong effect on the rate of release, which increases from a six-hour release (shell thickness is 20 nm) to a long-term release over 30 days (shell thickness is 95 nm). The release profile shows a characteristic behavior: a fast release (35% of the final materials) during the first five minutes after the beginning of the dissolution, and a slower release till all of the core materials come out.

We have used plasma enhanced chemical vapor deposition to deposit thin films ranging from a few nm to several 100 nm on nano-sized particles of various materials. We subsequently etch the core material to produce hollow nanoshells whose permeability is controlled by the thickness of the shell. We characterize the permeability of these coatings to small solutes and demonstrate that these barriers can provide sustained release of the core material over several days.

אנקפסולציה וחדירות מאפיינים של חלקיקים פלזמה polymerized הולו

In this protocol, core-shell nanostructures are synthesized by plasma enhanced chemical vapor deposition. We produce an amorphous barrier by plasma ...

Nanomoulding of Functional Materials, a Versatile Complementary Pattern Replication Method to Nanoimprinting

We describe a nanomoulding technique which allows low-cost nanoscale patterning of functional materials, materials stacks and full devices. Nanomoulding combined with layer transfer enables the replication of arbitrary surface patterns from a master structure onto the functional material. Nanomoulding can be performed on any nanoimprinting setup and can be applied to a wide range of materials and deposition processes. In particular we demonstrate the fabrication of patterned transparent zinc oxide electrodes for light trapping applications in solar cells.

We describe a nanomoulding technique which allows low-cost nanoscale patterning of functional materials, materials stacks and full devices. Nanomoulding can be performed on any nanoimprinting setup and can be applied to a wide range of materials and deposition processes.

Nanomoulding של חומרים תפקודיים, שיטה תכליתית משלימת תבנית שכפולה לnanoimprinting

We describe a nanomoulding technique which  allows low-cost nanoscale patterning of functional materials, materials stacks  and full devices. Nanomoulding ...

Synthesis and Microdiffraction at Extreme Pressures and Temperatures

High pressure compounds and polymorphs are investigated for a broad range of purposes such as determine structures and processes of deep planetary interiors, design materials with novel properties, understand the mechanical behavior of materials exposed to very high stresses as in explosions or impacts. Synthesis and structural analysis of materials at extreme conditions of pressure and temperature entails remarkable technical challenges. In the laser heated diamond anvil cell (LH-DAC), very high pressure is generated between the tips of two opposing diamond anvils forced against each other; focused infrared laser beams, shined through the diamonds, allow to reach very high temperatures on samples absorbing the laser radiation. When the LH-DAC is installed in a synchrotron beamline that provides extremely brilliant x-ray radiation, the structure of materials under extreme conditions can be probed in situ. LH-DAC samples, although very small, can show highly variable grain size, phase and chemical composition. In order to obtain the high resolution structural analysis and the most comprehensive characterization of a sample, we collect diffraction data in 2D grids and combine powder, single crystal and multigrain diffraction techniques. Representative results obtained in the synthesis of a new iron oxide, Fe4O5 1 will be shown.

The laser heated diamond anvil cell combined with synchrotron micro-diffraction techniques allows researchers to explore the nature and properties of new phases of matter at extreme pressure and temperature (PT) conditions. Heterogeneous samples can be characterized in situ under high pressure by 2D mapping and combined powder, single-crystal and multigrain diffraction approaches.

סינתזה וMicrodiffraction בלחצים וטמפרטורות קיצוניים

High pressure compounds and polymorphs are investigated for a broad range of purposes such as determine structures and processes of deep planetary ...

Making Record-efficiency SnS Solar Cells by Thermal Evaporation and Atomic Layer Deposition

Tin sulfide (SnS) is a candidate absorber material for Earth-abundant, non-toxic solar cells. SnS offers easy phase control and rapid growth by congruent thermal evaporation, and it absorbs visible light strongly. However, for a long time the record power conversion efficiency of SnS solar cells remained below 2%. Recently we demonstrated new certified record efficiencies of 4.36% using SnS deposited by atomic layer deposition, and 3.88% using thermal evaporation. Here the fabrication procedure for these record solar cells is described, and the statistical distribution of the fabrication process is reported. The standard deviation of efficiency measured on a single substrate is typically over 0.5%. All steps including substrate selection and cleaning, Mo sputtering for the rear contact (cathode), SnS deposition, annealing, surface passivation, Zn(O,S) buffer layer selection and deposition, transparent conductor (anode) deposition, and metallization are described. On each substrate we fabricate 11 individual devices, each with active area 0.25 cm2. Further, a system for high throughput measurements of current-voltage curves under simulated solar light, and external quantum efficiency measurement with variable light bias is described. With this system we are able to measure full data sets on all 11 devices in an automated manner and in minimal time. These results illustrate the value of studying large sample sets, rather than focusing narrowly on the highest performing devices. Large data sets help us to distinguish and remedy individual loss mechanisms affecting our devices.

Tin sulfide (SnS) is a candidate material for Earth-abundant, non-toxic solar cells. Here, we demonstrate the fabrication procedure of the SnS solar cells employing atomic layer deposition, which yields 4.36% certified power conversion efficiency, and thermal evaporation which yields 3.88%.

מה שהופך את התאים סולריים שיא יעילות SNS על ידי אידוי תרמי ואטומית שכבת הפקדת

Tin sulfide (SnS) is a candidate absorber material for Earth-abundant, non-toxic solar cells. SnS offers easy phase control and rapid growth by congruent ...

Preparation of ZnO Nanorod/Graphene/ZnO Nanorod Epitaxial Double Heterostructure for Piezoelectrical Nanogenerator by Using Preheating Hydrothermal

Well-aligned ZnO nanostructures have been intensively studied over the last decade for remarkable physical properties and enormous applications. Here, we describe a one-step fabrication technique to synthesis freestanding ZnO nanorod/graphene/ZnO nanorod double heterostructure. The preparation of the double heterostructure is performed by using thermal chemical vapor deposition (CVD) and preheating hydrothermal technique. In addition, the morphological properties were characterized by using the scanning electron microscopy (SEM). The utility of freestanding double heterostructure is demonstrated by fabricating the piezoelectric nanogenerator. The electrical output is improved up to 200% compared to that of a single heterostructure owing to the coupling effect of the piezoelectricity between the arrays of ZnO nanorods on the top and bottom of graphene. This unique double heterostructure have a tremendous potential for applications of electrical and optoelectrical devices where the high number density and specific surface area of nanorod are needed, such as pressure sensor, immuno-biosensor and dye-sensitized solar cells.

One-step fabrication method for obtaining freestanding epitaxial double heterostructure is presented. This approach could achieve ZnO coverage with a higher number density than that of the epitaxial single heterostructure, leading to a piezoelectric nanogenerator with an increased output electrical performance.

הכנת ZnO nanorod / גראפן / ZnO nanorod Epitaxial זוגי Heterostructure לPiezoelectrical Nanogenerator על ידי השימוש בPreheating הידרותרמיות

Well-aligned ZnO nanostructures have been intensively studied over the last decade for remarkable physical properties and enormous applications. Here, we ...

In Situ Monitoring of the Accelerated Performance Degradation of Solar Cells and Modules: A Case Study for Cu(In,Ga)Se2 Solar Cells

The levelized cost of electricity (LCOE) of photovoltaic (PV) systems is determined by, among other factors, the PV module reliability. Better prediction of degradation mechanisms and prevention of module field failure can consequently decrease investment risks as well as increase the electricity yield. An improved knowledge level can for these reasons significantly decrease the total costs of PV electricity. 
In order to better understand and minimize the degradation of PV modules, the occurring degradation mechanisms and conditions should be identified. This should preferably happen under combined stresses, since modules in the field are also simultaneously exposed to multiple stress factors. Therefore, two 'Combined Stress test with in situ measurement' setups have been designed and constructed. These setups allow the simultaneous use of humidity, temperature, illumination, and electrical biases as independently controlled stress factors on solar cells and minimodules. The setups also allow real-time monitoring of the electrical properties of these samples. This protocol presents these setups and describes the experimental possibilities. Moreover, results obtained with these setups are also presented: various examples about the influence of both deposition and degradation conditions on the stability of thin film Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) as well as Cu2ZnSnSe4 (CZTS) solar cells are described. Results on the temperature dependency of CIGS solar cells are also presented.

In Situ Monitoring of the Accelerated Performance Degradation of Solar Cells and Modules: A Case Study for CuIn,GaSe2 Solar Cells

Two &#39;Combined Stress test with in situ measurement&#39; setups, which allow real-time monitoring of accelerated degradation of solar cells and modules, were designed and constructed. These setups allow the simultaneous use of humidity, temperature, electrical biases, and illumination as independently controlled stress factors. The setups and various experiments executed are presented.

בחיי עיר פיקוח על הפגיעה בביצועים מואצת של תאים סולריים מודולים: חקר מקרה של תאים סולריים2 Se Cu (ב, Ga)

The levelized cost of electricity (LCOE) of photovoltaic (PV) systems is determined by, among other factors, the PV module reliability. Better prediction ...

Well-aligned Vertically Oriented ZnO Nanorod Arrays and their Application in Inverted Small Molecule Solar Cells

This manuscript describes how to design and fabricate efficient inverted solar cells, which are based on a two-dimensional conjugated small molecule (SMPV1) and [6,6]-phenyl-C71-butyric acid methyl ester (PC71BM), by utilizing ZnO nanorods (NRs) grown on a high quality Al-doped ZnO (AZO) seed layer. The inverted SMPV1:PC71BM solar cells with ZnO NRs that grew on both a sputtered and sol-gel processed AZO seed layer are fabricated. Compared with the AZO thin film prepared by the sol-gel method, the sputtered AZO thin film exhibits better crystallization and lower surface roughness, according to X-ray diffraction (XRD) and atomic force microscope (AFM) measurements. The orientation of the ZnO NRs grown on a sputtered AZO seed layer shows better vertical alignment, which is beneficial for the deposition of the subsequent active layer, forming better surface morphologies. Generally, the surface morphology of the active layer mainly dominates the fill factor (FF) of the devices. Consequently, the well-aligned ZnO NRs can be used to improve the carrier collection of the active layer and to increase the FF of the solar cells. Moreover, as an anti-reflection structure, it can also be utilized to enhance the light harvesting of the absorption layer, with the power conversion efficiency (PCE) of solar cells reaching 6.01%, higher than the sol-gel based solar cells with an efficiency of 4.74%.

This manuscript describes how to design and fabricate efficient inverted SMPV1:PC71BM solar cells with ZnO nanorods (NRs) grown on a high quality Al-doped ZnO (AZO) seed layer. The well-aligned vertically oriented ZnO NRs exhibit high crystalline properties. The power conversion efficiency of solar cells can reach 6.01%.

היטב מיושר אנכית מונחה ZnO Nanorod מערכים ויישומם ב הפוך קטן מולקולה תאים סולריים

This manuscript describes how to design and fabricate efficient inverted solar cells, which are based on a two-dimensional conjugated small molecule ...

Fabrication of Ultra-thin Color Films with Highly Absorbing Media Using Oblique Angle Deposition

Ultra-thin film structures have been studied extensively for use as optical coatings, but performance and fabrication challenges remain.&#160; We present an advanced method for fabricating ultra-thin color films with improved characteristics. The proposed process addresses several fabrication issues, including large area processing. Specifically, the protocol describes a process for fabricating ultra-thin color films using an electron beam evaporator for oblique angle deposition of germanium (Ge) and gold (Au) on silicon (Si) substrates.&#160; Film porosity produced by the oblique angle deposition induces color changes in the ultra-thin film. The degree of color change depends on factors such as deposition angle and film thickness. Fabricated samples of the ultra-thin color films showed improved color tunability and color purity. In addition, the measured reflectance of the fabricated samples was converted into chromatic values and analyzed in terms of color. Our ultra-thin film fabricating method is expected to be used for various ultra-thin film applications such as flexible color electrodes, thin film solar cells, and optical filters. Also, the process developed here for analyzing the color of the fabricated samples is broadly useful for studying various color structures.

We present a detailed method for fabricating ultra-thin color films with improved characteristics for optical coatings. The oblique angle deposition technique using an electron beam evaporator allows improved color tunability and purity. Fabricated films of Ge and Au on Si substrates were analyzed by reflectance measurements and color information conversion.

ייצור של סרטים צבע דקים עם מאוד קליטת מדיה באמצעות התצהיר זווית אלכסונית

Ultra-thin film structures have been studied extensively for use as optical coatings, but performance and fabrication challenges remain.&#160; We present ...

Bulk and Thin Film Synthesis of Compositionally Variant Entropy-stabilized Oxides

Here, we present a procedure for the synthesis of bulk and thin film multicomponent (Mg0.25(1-x)CoxNi0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x))O (Co variant) and (Mg0.25(1-x)Co0.25(1-x)Ni0.25(1-x)CuxZn0.25(1-x))O (Cu variant) entropy-stabilized oxides. Phase pure and chemically homogeneous (Mg0.25(1-x)CoxNi0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x))O (x = 0.20, 0.27, 0.33) and (Mg0.25(1-x)Co0.25(1-x)Ni0.25(1-x)CuxZn0.25(1-x))O (x = 0.11, 0.27) ceramic pellets are synthesized and used in the deposition of ultra-high quality, phase pure, single crystalline thin films of the target stoichiometry. A detailed methodology for the deposition of smooth, chemically homogeneous, entropy-stabilized oxide thin films by pulsed laser deposition on (001)-oriented MgO substrates is described. The phase and crystallinity of bulk and thin film materials are confirmed using X-ray diffraction. Composition and chemical homogeneity are confirmed by X-ray photoelectron spectroscopy and energy dispersive X-ray spectroscopy. The surface topography of thin films is measured with scanning probe microscopy. The synthesis of high quality, single crystalline, entropy-stabilized oxide thin films enables the study of interface, size, strain, and disorder effects on the properties in this new class of highly disordered oxide materials.

The synthesis of high quality bulk and thin film (Mg0.25(1-x)CoxNi0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x))O and (Mg0.25(1-x)Co0.25(1-x)Ni0.25(1-x)CuxZn0.25(1-x))O entropy-stabilized oxides is presented.

בתפזורת, סרט דק סינתזה של תחמוצות מיוצב אנטרופיה Variant מאלכוהול

Here, we present a procedure for the synthesis of bulk and thin film multicomponent (Mg0.25(1-x)CoxNi0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x))O (Co variant) and ...