이 작품 과학 및 그랜트 TEC2015-74329-JIN-(AEI/FEDER,EU), TEC2016-79898-c 6-1-R (AEI/페더, EU), TEC-2013-48147-C6-6R (AEI/페더, EU)를 통해 혁신의 스페인 정부에 의해 부분에서 지원 되는. SV는 SoMoPro II 프로그램, 공동-ﬁnanced 유럽 연합 및 그랜트 4SGA8678 통해 남부 모라비아 지역에 의해의 지원을 인정합니다. JČ는 MEYS, 프로젝트 아니오에 의해 제공 하는 자금 인정 LQ1601 (CEITEC 2020). 이 연구의 일환 했다 6 개의 연구 센터, 교육, 청소년와 체코 공화국 그리고 스페인 ICTS의 스포츠 그랜트 LM2011020 통해 CEITEC 오픈 access 프로젝트에서 CEITEC의 핵심 시설 인프라의 사용 MICRONANOFABS MINECO에 의해 부분적으로 지원 되는 네트워크입니다.

노트: 안전 상의 이유로, 반응 셀 및에 어로 졸 발생기 연기 후드 안에 배치 됩니다. 샘플 처리, 착용 장갑, 랩 코트와 고글, 일반적인 실험실 안전 관행을 따라 하는 핀셋을 사용.
 1. 기판의 증 착 온도 설정 준비 <ol><li>잘라 10 m m x 10 m m 실리콘 기판 (기판 크기 우리의 반응 셀의 크기에 적응 되었습니다) 다이아몬드 팁 스크라이브를 사용 하 여. 이 실험에 대 한 사용 하 여 집에서 만든 스테인리스 원통형 반응 셀 ~ 7000 m m 3의 내부 볼륨 (직경: 30mm, 높이: 10 m m) 제조에 대 한 고용 휘트스톤 실리콘 기반 플랫폼의 크기에 맞게 가스 센서의.</li>
	<li>청소 소 프로 파 놀에 기판 이온을 제거 된 물으로 헹 구 고 영화 잘 준수와 기판의 균일 한 커버를 위해 질소와 기판 타격 건조.</li>
	<li>반응 셀에 기판 장소. 가스 센서의 제조에 대 한 벌 거 벗은 실리콘 기판 대신 휘트스톤 실리콘 기반 플랫폼을 사용 하 여, 휘트스톤 플랫폼 반응 셀에 놓고의 영역에 자료의 성장을 제한 하는 그림자 마스크와 일치 관심.</li>
	<li>반응 셀을 닫습니다. 반응 셀의 뚜껑 제대로 반응 종의 누설을 피하기 위해 봉인 된 있는지 확인 하십시오.</li>
	<li>스위치-에 온도 제어 시스템, 저항 히터의 구성 된 반응 셀, 비례-적분-미분 (PID) 컨트롤러 기판의 온도 감지 하는 열전대와 통합.</li>
	<li>400 ° C에 온도 설정 하 고 안정 하 게 (이 과정은 약 30 분, 하지만 그것은 반응 셀 차원 및 온도 제어 시스템의 특성에 따라 변경 될 수 있습니다).</li>
</ol> 2. 에 어로 졸 생성에 대 한 솔루션의 준비 <ol><li>ZnCl 2 50 mg (29/32 공동, 200 m m 길이, 5 mm 호스 미 늘) 진공 트랩을 갖춘 100 mL 유리 약 병을 추가.</li>
	<li>는 ZnCl 2 에탄올 5 mL에 녹이 고 유리병 진공 트랩 모자. 다운 파이프 끝 60mm 유리병의 하단 솔루션에 잠수 하지 않고 위에 앉아 있는지 확인 합니다. 필요한 경우, 사용 하는 유리병와 증 착 과정에서 함께 진공 트랩 유리 공동 클립.</li>
	<li>보편적인 지원 유리병 클램프. 유리병의 바닥 및 1.6 m h z에서 작동 하는 평균 크기의에 어로 졸 방울의 초음파 분무기의 최적의 초점에 맞게 높이 조정 &#8764; 3 µ m.</li>
	<li>각각 그림 1에서에 어로 졸 기반 CVD 시스템의 단순화 된 체계와 같이 입구와 진공 트랩의 배출 질소 파이프와 반응 셀 연결.</li>
	<li>각 증 착에 대 한 반응의 신선한 솔루션을 사용 하 여.</li>
</ol> 3. CVD 프로세스 <ol><li>증 착 프로세스를 시작 하기 전에 반응 셀의 온도 정상 상태에 도달 했습니다 확인 하십시오.</li>
	<li>조정 200 cm 3 질소 흐름 / 분 (유량 조정 되었습니다 우리의 실험에 사용 되는 반응 셀의 크기에 따라) 시스템을 통해 흐름을 허용. 질량 흐름 컨트롤러를 사용 하 여 증 착 하는 동안 지속적인 흐름을 보장 하기 위해 좋습니다.</li>
	<li>스위치에는 어로 졸 발생기와 아연 전 구체를 포함 하는 솔루션까지 과정 졸 상수 완전히 반응 세포에 전달 하는 계속 (이 과정은 120 분 약 5 mL의 솔루션 볼륨을 고려 하 고 200 cm 3의 유량 / min).</li>
	<li>최대한 빨리 반응 셀 솔루션 완전히 전달 스위치-오프에 어로 졸 발생기와 반응 셀 아래로 냉각 온도 시스템. 한편 질소 시스템을 통해 흐르는 유지.</li>
	<li>온도 실내 온도에 떨어질 때 질소 흐름, 반응 셀을 열고 닫고 샘플을 제거 합니다. 기판 표면에, 빛나는 벌 거 벗은 실리콘 웨이퍼 (실리콘 기반 휘트스톤 플랫폼 표시 증 착 단계 후 비슷한 모양)에서 다른 회색 매트 색상을 표시 합니다. 이 매트 색상은 전자 현미경 검사 법 ( 그림 2)를 스캔 하 여 관찰 한 것과 같은 막대의 형태로 열 ZnO 구조의 존재와 연결.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Kozuka, Y., Tsukazaki, A., Kawasaki, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Challenges+and+opportunities+of+ZnO-related+single+crystalline+heterostructures.">Challenges and opportunities of ZnO-related single crystalline heterostructures.</a> Appl Phys Rev. 1 (1), 011303 (2014).</li><li>Wang, Z. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Splendid+One-Dimensional+Nanostructures+of+Zinc+Oxide:+A+New+Nanomaterial+Family+for+Nanotechnology.">Splendid One-Dimensional Nanostructures of Zinc Oxide: A New Nanomaterial Family for Nanotechnology.</a> ACS Nano. 2 (10), 1987-1992 (2008).</li><li>Pal, J., Pal, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Faceted+metal+and+metal+oxide+nanoparticles:+design,+fabrication+and+catalysis.">Faceted metal and metal oxide nanoparticles: design, fabrication and catalysis.</a> Nanoscale. 7 (34), 14159-14190 (2015).</li><li>Sun, 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=The+Applications+of+Morphology+Controlled+ZnO+in+Catalysis.">The Applications of Morphology Controlled ZnO in Catalysis.</a> Catalysts. 6 (12), 188 (2016).</li><li>Vallejos, S., Umek, P., Blackman, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=AACVD+Control+parameters+for+selective+deposition+of+tungsten+oxide+nanostrucutres.">AACVD Control parameters for selective deposition of tungsten oxide nanostrucutres.</a> J Nanosci Nanotechnol. 11, 8214-8220 (2011).</li><li>Vallejos, 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=Aerosol+assisted+chemical+vapour+deposition+of+gas+sensitive+SnO2and+Au-functionalised+SnO2nanorods+via+a+non-catalysed+vapour+solid+(VS)+mechanism.">Aerosol assisted chemical vapour deposition of gas sensitive SnO2and Au-functionalised SnO2nanorods via a non-catalysed vapour solid (VS) mechanism.</a> Sci Rep. 6, 28464 (2016).</li><li>Hou, X., Choy, K. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Processing+and+Applications+of+Aerosol-Assisted+Chemical+Vapor+Deposition.">Processing and Applications of Aerosol-Assisted Chemical Vapor Deposition.</a> Chem Vap Deposition. 12 (10), 583-596 (2006).</li><li>Ling, M., Blackman, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Growth+mechanism+of+planar+or+nanorod+structured+tungsten+oxide+thin+films+deposited+via+aerosol+assisted+chemical+vapour+deposition+(AACVD).">Growth mechanism of planar or nanorod structured tungsten oxide thin films deposited via aerosol assisted chemical vapour deposition (AACVD).</a> Phys Status Solidi C. 12 (7), 869-877 (2015).</li><li>Vallejos, 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=ZnO+Rods+with+Exposed+{100}+Facets+Grown+via+a+Self-Catalyzed+Vapor-Solid+Mechanism+and+Their+Photocatalytic+and+Gas+Sensing+Properties.">ZnO Rods with Exposed {100} Facets Grown via a Self-Catalyzed Vapor-Solid Mechanism and Their Photocatalytic and Gas Sensing Properties.</a> ACS Appl Mater Inter. 8 (48), 33335-33342 (2016).</li><li>Srikant, V., Clarke, D. 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S., Sankar, G., Parkin, I. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Aerosol+Assisted+Chemical+Vapor+Deposition+of+Transparent+Conductive+Zinc+Oxide+Films.">Aerosol Assisted Chemical Vapor Deposition of Transparent Conductive Zinc Oxide Films.</a> Chem Mater. 24 (24), 4704-4710 (2012).</li><li>Chen, S., Wilson, R. M., Binions, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+of+highly+surface-textured+ZnO+thin+films+by+aerosol+assisted+chemical+vapour+deposition.">Synthesis of highly surface-textured ZnO thin films by aerosol assisted chemical vapour deposition.</a> J Mater Chem. A. 3 (11), 5794-5797 (2015).</li><li>Murillo, G., Rodr&#237;guez-Ruiz, I., Esteve, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Selective+Area+Growth+of+High-Quality+ZnO+Nanosheets+Assisted+by+Patternable+AlN+Seed+Layer+for+Wafer-Level+Integration.">Selective Area Growth of High-Quality ZnO Nanosheets Assisted by Patternable AlN Seed Layer for Wafer-Level Integration.</a> Cryst Growth Des. 16 (9), 5059-5066 (2016).</li><li>Sosnowchik, B. D., Lin, L., Englander, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Localized+heating+induced+chemical+vapor+deposition+for+one-dimensional+nanostructure+synthesis.">Localized heating induced chemical vapor deposition for one-dimensional nanostructure synthesis.</a> J Appl Phys. 107 (5), (2010).</li><li>Annanouch, F. E., 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=Localized+aerosol-assisted+CVD+of+nanomaterials+for+the+fabrication+of+monolithic+gas+sensor+microarrays.">Localized aerosol-assisted CVD of nanomaterials for the fabrication of monolithic gas sensor microarrays.</a> Sens Actuators, B. 216, 374-383 (2015).</li></ol>

저자 공개할 게 없다

졸 보조 증 착 절차 자세한 여기 10 x 10 mm의 실리콘 타일에 ZnO 막대의 형성에 지도. 이 절차는 수직 더 큰 표면; 코트 수 있습니다. 그러나, 반응 셀 볼륨 증가 매개 변수, 캐리어 유량 등 솔루션의 볼륨의 재조정을 요구할 것입니다 통지. 큰 반응 세포에 대 한 것이 또한 좋습니다 기판, 같이 이전에 대 한 영화, 결과 형태에 강한 영향을 가능성이 있는 보다 10 ° C의 미묘한 기울기 때문에 온도 기울기를 제어 하는 텅스텐 산화물8의 어로 졸 기반 CVD 결과 재현 하려면 보고 여기, 우리는 어로 졸의 평균 작은 물방울 크기는 프로토콜에서 설명 하는 것 보다 비슷한 동작 주파수와 초음파 분무기의 사용을 권장 하 고 차례로 영화의 결과 형태에 의해 영향을 이 매개 변수7.
봉, 보다는 오히려 다른 ZnO 형태학의 선택적 증 착 전조, 증 착 온도, 또는 캐리어 용 제를 변경 하 여 얻을 수 있습니다. 예를 들어, 선구자를 사용 하 여 diethyl14 아연 또는 아연 아세테이트15 을 입증 했다 6 각형 막대 보다는 오히려 다른 형태소 형태의 형성으로 이어질. 우리 눈치도 졸 기반 CVD 동안 다른 증 착 온도 사용 하 여, 영화의 형태에 변화 생성 온도 400 ° c에서 육각형 구조 두꺼운에 다 영화의 형성에 대 한 허용 400 ° C, 또는 기판에 저하 고 덜 조밀한 구조를 초과 하는 600 ° c.에 도달 하는 온도 마찬가지로, 다른 용 매를 사용 하 여 영향, 영화의 형태와 예를 들어, 우리는 입증 최근 400 ° C의 증 착 온도에 메탄올의 사용 플레이크 모양의 형태와 구조의 형성을 장려 반면 같은 온도에서 아세톤의 사용 거꾸로 원뿔 모양의 구조9의 형성을 장려 한다.
온도 및 캐리어 용의 역할 (예를 들어, 텅스텐 산화물5 와 주석 산화물6), 다른 금속 산화물 구조의 연 무질 기반 CVD에 이전 주의 또한 되었다 그리고 그것은 일반적으로에 기인 했다: 화학 효과 증 착에 대 한 활성 종 또는 (이것은 메탄올과 아세톤, 낮은 온도 에서 분해 수 등 용 제에 대 한 가능성이 더 처리 온도에서 고체 입자를 균질 하 게 반응 하는 반응 중간체에 의해 발생 예를 들어, &#60; 500 ° C); 그리고 증 착 (플럭스)와 작은 물방울 증발 (이것이 더 가능성이 에탄올으로 용 매에 대 한 지배는 형성 하지 않는다 우리의 실험에 사용 되는 온도에서 반응 급진적인 종)의 속도의 변조.
여기 보고 프로토콜 실리콘 기반 전자 기기에 대 한 최신의 제작 프로세스와 호환 이며, 상대적으로 낮은 것으로 인해 높은 내열성 유연한 재료를 포함 한 프로세스에 통합 될 가능성이 있다 구조의 연 무질 기반 CVD에 대 한 온도. 그러나, 그것은 그림자를 사용 하 여 구조체의 선택적 성장을 위한 마스크16증기-액체-고체 메커니즘 따라 시드 방법에서와 같은 언급 하는 것이 중요 하다, 특정 제조 프로세스에 제약을 할 수 있습니다. 다른 한편으로, 여기에 제시 된 비 촉매 방법을 통해 구조를 성장 가능성 적은 석판의 이점이 있을 수 있습니다 및 금속 구조의 칩에 통합에 대 한 단계. 또한, ZnO 막대의 합성에 대 한 상대적 낮은 온도 또한 수와 지역화가 열,이 방법의 사용에 대 한-기상 반응의 두 분해에 필요한 열 환경을 제한 하는 기술을 고용 하 고는 높은 온도 (뜨거운 벽) 원자로17의 전력 소비를 크게 감소 눈금 영역 구조의 성장 속도 론. 지역화 된 난방의 사용 예를 들어, 표시 되었습니다 가능한 이전 텅스텐 산화물 봉18비 촉매 졸 기반 CVD에 대 한. 구조의 열 ZnO 제어 형태와 다른 기판 및 제작 프로세스에 그들의 쉬운 통합을 허용 하는 성장 화학 감지, 광 촉매, 광학 및 에너지 등의 분야에서 일반적인 관심의 이다 수확, 다른 사람 사이.

ZnO는 II-넓은 직접 밴드 갭 (3.37 eV), 큰 여 기자 결합 에너지 (60 백만 전자 볼트), 자연 스러운 분극 및 전자, 광전자, 에너지 생성기에 대 한 매력적인 소재 있도록 압 전 상수 6 반도체 광 촉매 그리고 화학 감지입니다. ZnO의 재미 있는 기능 중 대부분의 wurtzite 결정 구조 및 그것의 비 극 지 (예를 들어, {100}, {110}) 관련 및 극 지 (예를 들어, {001}, {111}) 특정 관련 된 구조화 된 형태소 형태를 표면 (예: , 막대, 피라미드, 접시). 이러한 형태학 형태의 컨트롤 합성 방법 균일 한 크기, 모양, 표면 구조1,2,,34와 잘 정의 된 결정, 생산 능력이 필요 합니다. 이 컨텍스트, 제조 전략, 특히 기상 경로에 따라 새로운 첨가제 (하단-최대 합성)은 산업으로 매력적이 고 잠재적으로 유리한 생성 하는 기능을 제공 하는 그들은 구조는 연속에서 오히려 보다 고 순도 및 높은 처리량 배치 모드. 이러한 노선 ZnO의 형성 구조 영화 이전에, 하지만 일반적으로 금 같은 촉매-씨앗을 채용 및 높은 온도 900-1300 ° C2 의 처리 증명 {왕, 2008 #491} (이 편리할 수 있습니다 하지 특정 제조 프로세스 칩에 통합에 대 한 추가 처리 단계 온도 비 호환성의 필요 때문).
최근, 우리 없이 (예를 들어, 텅스텐 산화물5또는 주석 산화물6), 금속 산화물의 선택적 증 착을 달성 하기 위해 무기 또는 금속 유기 선구자의 증 착에 어로 졸 기반에 따라 증기 위상 방법 사용 그 보다 낮은 온도에서 촉매 씨앗의 필요 전통적인 CVD에 대 한 보고. 이 방법은 대기압에서 전통적인 CVD;에 비해 덜 휘발성 선구자를 사용할 수 있습니다 가용성은 전조 솔루션에 어로 졸 형태7의 반응 영역에 전달 키 전조 요건 이다. 졸 보조 증 착, 구조 재료 및 박막의 nucleation 및 성장 속도 론 합성 온도 차례로 영화8의 형태소 형태에 영향을 미치는 반응 종의 농도 의해 영향을 받습니다. 최근, 우리 다양 한에 어로 졸 기반 증 착 조건 (를 포함 하 여 전, 온도, 캐리어 용 매, 및 선구자 농도) ZnO의 형태학 의존을 공부 하 고 봉-구조화 된 ZnO의 형성에 대 한 경로 발견 조각, 또는 거꾸로-다운-콘-같은 형태학, 다른 사람의 사이에서9.
여기, 우리는 봉 {100} 표면에 의해 대다수에서 구성의 형태로 열 ZnO 구조의 연 무질 기반 CVD에 대 한 프로토콜을 제시. 이 프로토콜은 실리콘, 실리콘 기반 휘트스톤 플랫폼, 석 영, 또는 높은 내 열 폴 리 이미 드 필름을 포함 하 여 다양 한 기판에 호환 됩니다. 이 보고서에서 우리는 벌 거 벗은 실리콘 웨이퍼 및 실리콘 기반 휘트스톤 플랫폼 가스 센서의 제조에 대 한 고용의 코팅에 초점. 포함 하는 세 가지 처리 단계 졸 기반 CVD ZnO 구성: 기판의 증 착 온도 설정에 어로 졸 생성 및 증 착 프로세스는 솔루션의 준비의 준비. 다음이 단계 아래 세부 사항 및 그림 1. 에 표시 되는 시스템의 주요 요소를 보여주는 구조 보기에서 설명

<table><tbody><tr><td>ZnCl&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; 99,999 % trace metal basis</td><td>Sigma-Aldrich&amp;nbsp;</td><td>229997</td><td>used as purchased from manufacturer</td></tr><tr><td>Ethanol &amp;ge;96%</td><td>Penta</td><td>71430</td><td>used as purchased from manufacturer</td></tr><tr><td>Reaction cell&amp;nbsp;</td><td>home-made</td><td></td><td>stainless steel cylindrical reaction cell (7000 mm&lt;sup&gt;3&lt;/sup&gt;, diameter: 30 mm, height: 10 mm) with integrated heaters to reach the temperature of deposition and provided with a PID controller</td></tr><tr><td>Ultrasonic liquid atomizer</td><td>Johnson Matthey</td><td></td><td>Operating frequency &amp;sim;1,6 MHz</td></tr><tr><td>Flowmeter</td><td></td><td></td><td>To have a better control of this step the use of a mass flow controller is recommended.&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Nitrogen</td><td>Linde Gas A.S.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Silicon wafers&amp;nbsp;&amp;nbsp;</td><td>MicroChemicals</td><td></td><td>&amp;lt;100&gt;, p-type, 525 &amp;micro;m thick, cut into pieces (10 mm &amp;times; 10 mm )</td></tr><tr><td>Glass vial - 100 ml</td><td></td><td></td><td>29/32 joint, 200 mm lenght</td></tr><tr><td>Vacuum trap</td><td></td><td></td><td>29/32 joint, 5 mm hose barbs&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Graduated cylinder - 10 ml</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Universal support&amp;nbsp;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Balance</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Scanning Electron Microscopy (SEM)</td><td>Tescan</td><td>Mira II LMU</td><td></td></tr><tr><td>X-ray diffraction (XRD)</td><td>Rigaku&amp;nbsp;</td><td>Smart Lab 3kW</td><td>Cu K&amp;alpha; radiation</td></tr><tr><td>X-ray Photoelectron spectroscopy (XPS)</td><td>Kratos</td><td>AXIS Supra</td><td>Monochromatic&amp;nbsp; K&amp;alpha; radiatio, 300 W emission power, magnetic lens, and charge compensation&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Transmission Electron Microscopy (TEM)</td><td>Jeol</td><td>JEM 2100F</td><td>operated at 200kV using Schottky cathode and equiped with EDX&amp;nbsp;</td></tr></tbody></table>

aerosol-assisted chemical vapor deposition of metal oxide structures: zinc oxide rods

봉 또는 와이어의 형태로 열 산화 아연 (ZnO) 구조 다른 액체 또는 수증기 단계 노선 이전 합성 되어 있다, 하는 동안 그들의 높은 비용 생산 및 제작 기술, 사용의 호환성 미리 입금된 촉매-씨앗 및 높은 처리 온도 900 ° C를 초과 이러한 방법의 광범위 한 사용에 대 한 단점을 나타냅니다. 그러나 여기,, 우리 보고 ZnO 봉을 통해 아연 염화 물 (ZnCl2)와 400 ° C에서에 어로 졸을 이용한 화학 기상 증 착 (CVD) 메서드를 사용 하 여 사용 하는 비 촉매 증기-고체 메커니즘의 합성 선구자와로 에탄올은 캐리어 용 매입니다. 이 메서드는 ZnO 막대의 단일 단계 형성 및 실리콘, 실리콘 기반 휘트스톤 플랫폼, 석 영, 또는 높은 내열성 고분자를 포함 하 여 다양 한 기판 종류의 직접 통합의 가능성을 제공 합니다. 이 잠재적으로 대규모 장치 제조에 대 한 최신의 제작 프로세스와의 호환성 때문에이 방법의 사용을 촉진 한다. 이 보고서는 또한 이러한 구조 (예:, 형태학, 결정 단계, 광 밴드 갭, 화학 성분, 전기 저항)의 속성을 설명 하 고 일산화 탄소 쪽으로 기능을 감지 하는 가스를 확인.

졸 기반 ZnCl의 증 착2 에탄올에 용 해 (기계적으로 침식 비교적 쉽게) 벌 거 벗은 실리콘 웨이퍼에 회색 균일 하 고 부착 영화의 형성에 지도 한다. 8000 X 배율 위에 스캐닝 전자 현미경 (SEM)을 사용 하 여 영화에의 ∼1, 600 및 ∼380 nm (그림 2)의 직경의 길이 즉 정렬 된 6 각형 모양의 ZnO 막대를 표시 합니다. 세트 포인트 온도 또는 온도 기울기는 CVD 동안 기판에 따라의 존재에 큰 오류가 다른 ZnO 형태학 (그림 3의 증 착을 발생할 수 있습니다) 또는 균일 하지 않은 구조를 가진 영화. 또한, 고르지 또는 비 점착 코팅 수 있습니다 관련 된 일부 가난한 온도 제어, 흐름의 잘못 된 조정 및이 프로토콜에 지정 된 것 보다 다른 캐리어 용 매를 사용 하 여.
막대의 x 선 회절 (XRD) 분석 6 각형 ZnO 단계와 관련 된 회절 패턴을 보여줍니다 (P63mc 공간 그룹, 한 = 3.2490 Å, b = 3.2490 Å, 그리고 c = 5.2050 Å; ICCD 카드 번호 5-0664)입니다. 이러한 패턴 31.75 36.25, 47.54, 56.55, 62.87, 67.92, 다른 7 낮은 강도 회절 봉우리와 함께 육각 ZnO 위상의 (002) 평면에 해당 34.34 ° 2θ 및 72,61 ° 2θ에 해당 하는 강도 높은 회절 피크 표시 (100) (101) (102) (110) (103) (201) 및 (004) 6 각형 ZnO 단계의 각각 비행기. 고해상도 전송 전자 현미경 (TEM)에 의해 막대의 표시 표시 된 평면 간격 (0.26 nm) (002) 비행기의 내부 격자와 일치 (d = 0.26025 nm) XRD로 식별 하는 6 각형 ZnO 단계의. 에너지 흩어진 엑스레이 (EDX) 분광학은 상대적으로 낮은 염소 오염 (Cl:Zn 0.05 at.%에 대 한 발견) Zn의 존재를 보여줍니다.
영화의 확산 반사율 측정에 의하여 막대의 광 밴드 갭의 추정 3.2 eV, ZnO10에 대 한 문학의 가치와 일치의 광 밴드 갭을 나타냅니다. 엑스레이 광전자 분광학 (XPS)를 사용 하 여 영화의 분석은 Zn 2 p1/2 특징 및 Zn 2 p3/2 코어 수준 봉우리 스펙트럼 1,045 및 1022 eV에서 각각, 일관 된 그 관찰 이전 ZnO11,12.
그림자 마스크에 의해 정의 되는 감지 활성 영역 (400 x 400 µ m2)에 국한 하는 컬럼 ZnO 막대의 직접 통합을 리드를 감지 하는 가스를 위한 실리콘 기반의 휘트스톤 플랫폼에이 프로토콜의 사용. 영화의 전기 저항은 휘트스톤 실리콘 기반 플랫폼으로 통합 센서 전극을 사용 하 여 실 온에서 측정 하는 k ω (∼ 100 k ω) 순서 이다. 그림 4 다양 한 증 착 봉 졸 기반에 따라 4 개의 휘트스톤 가스 센서의 사진을 표시 합니다. 특성 및 플랫폼 되었습니다 휘트스톤에 대 한 제조 공정 기술 이전13. 이러한 마이크로에 민감합니다 상대적 낮은 농도의 일산화 탄소, 최대 응답 (를 사용 하 여 연속 가스 흐름 테스트 챔버13) 기록 통합 때 센서 저항 microheaters를 사용 하 여 360 ° C에서 운영 했다 체계에서 (그림 5).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56127/56127fig1.jpg"> 
그림 1: 졸 기반 CVD 시스템의 회로도 보기.
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56127/56127fig2.jpg"> 
그림 2: 정상 (A) 및 졸 기반 CVD를 통해 입금 하는 ZnO 막대의 횡단면 (B) SEM 이미지. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56127/56127fig2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56127/56127fig3.jpg"> 
그림 3: ZnO의 단면 SEM 이미지를 통해 에 어로 졸 기반 CVD 300 (A), 400 (B), (C), 500 및 600 ° C (D)에서 입금. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56127/56127fig3large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56127/56127fig4.jpg"> 
그림 4: 4 실리콘 기반 휘트스톤 플랫폼 Microsensors TO8 패키지 (A)에 장착 하 고 Microsensor (B)와 ZnO 봉 상세 보기 전극 (C)의 가장자리에 예금. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56127/56127fig4large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56127/56127fig5.jpg"> 
그림 5 : 다양 한 농도의 일산화 탄소 (25, 20, 10, 5 ppm)으로 ZnO 막대의 전기 저항 변화. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56127/56127fig5large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>

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Aerosol-assisted Chemical Vapor Deposition of Metal Oxide Structures: Zinc Oxide Rods

에 어로 졸 기반 구조 금속 산화물의 화학 증기 증 착: 산화 아연 막대

막대의 형태로 산화 아연 열 구조는 미리 입금된 촉매 씨 입자의 사용 없이 졸 기반 화학 기상 증 착을 통해 합성 됩니다. 이 메서드는 확장 가능 하 고 다양 한 기판 실리콘, 석 영 또는 고분자와 호환.

Whilst columnar zinc oxide (ZnO) structures in the form of rods or wires have been synthesized previously by different liquid- or vapor-phase routes, ...

aerosol-assisted-chemical-vapor-deposition-metal-oxide-structures

Research

JoVE Journal

Chemistry

13.0K 조회수.  Instituto de Microelectrónica de Barcelona (IMB-CNM, CSIC). 막대의 형태로 산화 아연 열 구조는 미리 입금된 촉매 씨 입자의 사용 없이 졸 기반 화학 기상 증 착을 통해 합성 됩니다. 이 메서드는 확장 가능 하 고 다양 한 기판 실리콘, 석 영 또는 고분자와 호환.

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Harvesting Solar Energy by Means of Charge-Separating Nanocrystals and Their Solids

Conjoining different semiconductor materials in a single nano-composite provides synthetic means for the development of novel optoelectronic materials offering a superior control over the spatial distribution of charge carriers across material interfaces. As this study demonstrates, a combination of donor-acceptor nanocrystal (NC) domains in a single nanoparticle can lead to the realization of efficient photocatalytic1-5 materials, while a layered assembly of donor- and acceptor-like nanocrystals films gives rise to photovoltaic materials.
Initially the paper focuses on the synthesis of composite inorganic nanocrystals, comprising linearly stacked ZnSe, CdS, and Pt domains, which jointly promote photoinduced charge separation. These structures are used in aqueous solutions for the photocatalysis of water under solar radiation, resulting in the production of H2 gas. To enhance the photoinduced separation of charges, a nanorod morphology with a linear gradient originating from an intrinsic electric field is used5. The inter-domain energetics are then optimized to drive photogenerated electrons toward the Pt catalytic site while expelling the holes to the surface of ZnSe domains for sacrificial regeneration (via methanol). Here we show that the only efficient way to produce hydrogen is to use electron-donating ligands to passivate the surface states by tuning the energy level alignment at the semiconductor-ligand interface. Stable and efficient reduction of water is allowed by these ligands due to the fact that they fill vacancies in the valence band of the semiconductor domain, preventing energetic holes from degrading it. Specifically, we show that the energy of the hole is transferred to the ligand moiety, leaving the semiconductor domain functional. This enables us to return the entire nanocrystal-ligand system to a functional state, when the ligands are degraded, by simply adding fresh ligands to the system4.
To promote a photovoltaic charge separation, we use a composite two-layer solid of PbS and TiO2 films. In this configuration, photoinduced electrons are injected into TiO2 and are subsequently picked up by an FTO electrode, while holes are channeled to a Au electrode via PbS layer6. To develop the latter we introduce a Semiconductor Matrix Encapsulated Nanocrystal Arrays (SMENA) strategy, which allows bonding PbS NCs into the surrounding matrix of CdS semiconductor. As a result, fabricated solids exhibit excellent thermal stability, attributed to the heteroepitaxial structure of nanocrystal-matrix interfaces, and show compelling light-harvesting performance in prototype solar cells7.

A general strategy for the development of charge-separating semiconductor nanocrystal composites deployable for solar energy production is presented. We show that assembly of donor-acceptor nanocrystal domains in a single nanoparticle geometry gives rise to a photocatalytic function, while bulk-heterojunctions of donor-acceptor nanocrystal films can be used for photovoltaic energy conversion.

충전 분리 Nanocrystals와 고체를 통해 태양 에너지를 수확

Conjoining different semiconductor materials in a single nano-composite provides synthetic means for the development of novel optoelectronic materials ...

연구

공학

Fabrication of Nano-engineered Transparent Conducting Oxides by Pulsed Laser Deposition

Nanosecond Pulsed Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas allows the deposition of metal oxides with tunable morphology, structure, density and stoichiometry by a proper control of the plasma plume expansion dynamics. Such versatility can be exploited to produce nanostructured films from compact and dense to nanoporous characterized by a hierarchical assembly of nano-sized clusters. In particular we describe the detailed methodology to fabricate two types of Al-doped ZnO (AZO) films as transparent electrodes in photovoltaic devices: 1) at low O2 pressure, compact films with electrical conductivity and optical transparency close to the state of the art transparent conducting oxides (TCO) can be deposited at room temperature, to be compatible with thermally sensitive materials such as polymers used in organic photovoltaics (OPVs); 2) highly light scattering hierarchical structures resembling a forest of nano-trees are produced at higher pressures. Such structures show high Haze factor (&gt;80%) and may be exploited to enhance the light trapping capability. The method here described for AZO films can be applied to other metal oxides relevant for technological applications such as TiO2, Al2O3, WO3 and Ag4O4.

We describe the experimental method to deposit nanostructured oxide thin films by nanosecond Pulsed Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas. By using this method Al-doped ZnO (AZO) films, from compact to hierarchically structured as nano-tree forests, can be deposited.

의 제작 펄스 레이저 증착에 의해 투명 실시 산화물 나노 설계

Nanosecond Pulsed  Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas allows the deposition  of metal oxides with tunable morphology, structure, ...

Preparation and Use of Photocatalytically Active Segmented Ag|ZnO and Coaxial TiO2-Ag Nanowires Made by Templated Electrodeposition

Photocatalytically active nanostructures require a large specific surface area with the presence of many catalytically active sites for the oxidation and reduction half reactions, and fast electron (hole) diffusion and charge separation. Nanowires present suitable architectures to meet these requirements. Axially segmented Ag|ZnO and radially segmented (coaxial) TiO2-Ag nanowires with a diameter of 200 nm and a length of 6-20 &#181;m were made by templated electrodeposition within the pores of polycarbonate track-etched (PCTE) or anodized aluminum oxide (AAO) membranes, respectively. In the photocatalytic experiments, the ZnO and TiO2 phases acted as photoanodes, and Ag as cathode. No external circuit is needed to connect both electrodes, which is a key advantage over conventional photo-electrochemical cells. For making segmented Ag|ZnO nanowires, the Ag salt electrolyte was replaced after formation of the Ag segment to form a ZnO segment attached to the Ag segment. For making coaxial TiO2-Ag nanowires, a TiO2 gel was first formed by the electrochemically induced sol-gel method. Drying and thermal annealing of the as-formed TiO2 gel resulted in the formation of crystalline TiO2 nanotubes. A subsequent Ag electrodeposition step inside the TiO2 nanotubes resulted in formation of coaxial TiO2-Ag nanowires. Due to the combination of an n-type semiconductor (ZnO or TiO2) and a metal (Ag) within the same nanowire, a Schottky barrier was created at the interface between the phases. To demonstrate the photocatalytic activity of these nanowires, the Ag|ZnO nanowires were used in a photocatalytic experiment in which H2 gas was detected upon UV illumination of the nanowires dispersed in a methanol/water mixture. After 17 min&#160;of illumination, approximately 0.2 vol% H2 gas was detected from a suspension of ~0.1 g of Ag|ZnO nanowires in a 50 ml 80 vol% aqueous methanol solution.

Preparation and Use of Photocatalytically Active Segmented Ag|ZnO and Coaxial TiO2-Ag Nanowires Made by Templated Electrodeposition

Procedures are outlined to prepare segmented and coaxial nanowires via templated electrodeposition in nanopores. As examples, segmented nanowires consisting of Ag and ZnO segments, and coaxial nanowires consisting of a TiO2 shell and a Ag core were made. The nanowires were used in photocatalytic hydrogen formation experiments.

준비 및 광촉매 활성 분단 자세의 사용 | ZnO의 동축 티오<sub&gt; 2</sub템플릿 기반 전착에 의해 만들어진&gt; - 자세 나노 와이어

Photocatalytically active nanostructures require a large specific surface area with the presence of many catalytically active sites for the oxidation and ...

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%.

열 증발 및 원자 층 증착에 의해 기록 효율 SNS 태양 전지 만들기

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 ...

Improved Heterojunction Quality in Cu2O-based Solar Cells Through the Optimization of Atmospheric Pressure Spatial Atomic Layer Deposited Zn1-xMgxO

Atmospheric pressure spatial atomic layer deposition (AP-SALD) was used to deposit n-type ZnO and Zn1-xMgxO thin films onto p-type thermally oxidized Cu2O substrates outside vacuum at low temperature. The performance of photovoltaic devices featuring atmospherically fabricated ZnO/Cu2O heterojunction was dependent on the conditions of AP-SALD film deposition, namely, the substrate temperature and deposition time, as well as on the Cu2O substrate exposure to oxidizing agents prior to and during the ZnO deposition. Superficial Cu2O to CuO oxidation was identified as a limiting factor to heterojunction quality due to recombination at the ZnO/Cu2O interface. Optimization of AP-SALD conditions as well as keeping Cu2O away from air and moisture in order to minimize Cu2O surface oxidation led to improved device performance. A three-fold increase in the open-circuit voltage (up to 0.65 V) and a two-fold increase in the short-circuit current density produced solar cells with a record 2.2% power conversion efficiency (PCE). This PCE is the highest reported for a Zn1-xMgxO/Cu2O heterojunction formed outside vacuum, which highlights atmospheric pressure spatial ALD as a promising technique for inexpensive and scalable fabrication of Cu2O-based photovoltaics.

Improved Heterojunction Quality in Cu2O-based Solar Cells Through the Optimization of Atmospheric Pressure Spatial Atomic Layer Deposited Zn1-xMgxO

Here we present a protocol for synthesizing Zn1-xMgxO/Cu2O heterojunctions in open-air at low temperature via atmospheric pressure spatial atomic layer deposition (AP-SALD) of Zn1-xMgxO on cuprous oxide. Such high quality conformal metal oxides can be grown on a variety of substrates including plastics by this cheap and scalable method.

구리에서 개선 된 이종 접합 품질<sub&gt; 2</sub&gt; 입금 대기 압력 공간 원자 층의 최적화를 통해 태양 전지를 O 기반<br /&gt; 아연<sub&gt; 1-X</sub&gt; 마그네슘<sub&gt; X</sub&gt; O

Atmospheric pressure spatial atomic layer deposition (AP-SALD) was used to deposit n-type ZnO and Zn1-xMgxO thin films onto p-type thermally oxidized Cu2O ...

화학

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

In this study, zinc oxide (ZnO) thin films with high c-axis (0002) preferential orientation have been successfully and effectively synthesized onto silicon (Si) substrates via different synthesized temperatures by using plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) system. The effects of different synthesized temperatures on the crystal structure, surface morphologies and optical properties have been investigated. The X-ray diffraction (XRD) patterns indicated that the intensity of (0002) diffraction peak became stronger with increasing synthesized temperature until 400 oC. The diffraction intensity of (0002) peak gradually became weaker accompanying with appearance of (10-10) diffraction peak as the synthesized temperature up to excess of 400 oC. The RT photoluminescence (PL) spectra exhibited a strong near-band-edge (NBE) emission observed at around 375 nm and a negligible deep-level (DL) emission located at around 575 nm under high c-axis ZnO thin films. Field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) images revealed the homogeneous surface and with small grain size distribution. The ZnO thin films have also been synthesized onto glass substrates under the same parameters for measuring the transmittance.
For the purpose of ultraviolet (UV) photodetector application, the interdigitated platinum (Pt) thin film (thickness ~100 nm) fabricated via conventional optical lithography process and radio frequency (RF) magnetron sputtering. In order to reach Ohmic contact, the device was annealed in argon circumstances at 450 oC by rapid thermal annealing (RTA) system for 10 min. After the systematic measurements, the current-voltage (I-V) curve of photo and dark current and time-dependent photocurrent response results exhibited a good responsivity and reliability, indicating that the high c-axis ZnO thin film is a suitable sensing layer for 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.

합성 및 플라즈마에 의해 높은 c 축 된 ZnO 박막의 특성은 화학 기상 증착 시스템과 자외선 광 검출기 응용 프로그램 강화

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

Seedless Growth of Bismuth Nanowire Array via Vacuum Thermal Evaporation

Here a seedless and template-free technique is demonstrated to scalably grow bismuth nanowires, through thermal evaporation in high vacuum at RT. Conventionally reserved for the fabrication of metal thin films, thermal evaporation deposits bismuth into an array of vertical single crystalline nanowires over a flat thin film of vanadium held at RT, which is freshly deposited by magnetron sputtering or thermal evaporation. By controlling the temperature of the growth substrate the length and width of the nanowires can be tuned over a wide range. Responsible for this novel technique is a previously unknown nanowire growth mechanism that roots in the mild porosity of the vanadium thin film. Infiltrated into the vanadium pores, the bismuth domains (~ 1 nm) carry excessive surface energy that suppresses their melting point and continuously expels them out of the vanadium matrix to form nanowires. This discovery demonstrates the feasibility of scalable vapor phase synthesis of high purity nanomaterials without using any catalysts.

A protocol for seedless and high yield growth of bismuth nanowire arrays through vacuum thermal evaporation technique is presented.

진공 열 증발을 통해 비스무트 나노 와이어 어레이의 씨앗 성장

Here a seedless and template-free technique is demonstrated to scalably grow bismuth nanowires, through thermal evaporation in high vacuum at RT. ...

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.

예열 열수를 사용하여 Piezoelectrical 나노 발전기에 대한의 ZnO 나노 막대 / 그래 핀 / ZnO의 나노로드 에피 택셜 더블 헤테로 구조의 제조

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

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%.

잘 정렬 된 수직 지향 ZnO Nanorod 배열 및 그들의 응용 프로그램에서 반전 된 작은 분자 태양 전지

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

Zinc-Sponge Battery Electrodes that Suppress Dendrites

We report two methods to create zinc-sponge electrodes that suppress dendrite formation and shape change for rechargeable zinc batteries. Both methods are characterized by creating a paste made of zinc particles, organic porogen, and viscosity-enhancing agent that is heated under an inert gas and then air. During heating under the inert gas, the zinc particles anneal together, and the porogen decomposes; under air, the zinc fuses and residual organic burns out, yielding an open-cell metal foam or sponge. We tune the mechanical and electrochemical properties of the zinc sponges by varying zinc-to-porogen mass ratio, heating time under inert gas and air, and size and shape of the zinc and porogen particles. An advantage of the reported methods is their ability to finely tune zinc-sponge architecture. The selected size and shape of the zinc and porogen particles influence the morphology of the pore structure. A limitation is that resulting sponges have disordered pore structures that result in low mechanical strength at low volume fractions of zinc (&#60;30%). Applications for these zinc-sponge electrodes include batteries for grid-storage, personal electronics, electric vehicles, and electric aviation. Users can expect zinc-sponge electrodes to cycle up to 40% depth of discharge at technologically relevant rates and areal capacities without the formation of separator-piercing dendrites.

The goal of the reported protocols is to create rechargeable zinc-sponge electrodes that suppress dendrites and shape change in zinc batteries, such as nickel&#8211;zinc or zinc&#8211;air.

담수개를 억제하는 아연 스폰지 배터리 전극

We report two methods to create zinc-sponge electrodes that suppress dendrite formation and shape change for rechargeable zinc batteries. Both methods are ...