Este trabalho teve o apoio financeiro de pelo Ministério da Ciência e Tecnologia e do Conselho Nacional de Ciência da República da China (nos contratos. NSC 101-2221-E-027-042 e NSC-101-2622 E-027-003-CC2). DH Wei graças a Universidade Nacional de Taipei of Technology (TAIPEI TECH) para o Prêmio Dr. Shechtman Award.

1. Preparação do Substrato e Limpeza <ol><li> Cortar 10 mm substratos de silício x 10 mm a partir de Si (100) wafer. </li><li> Cortar 10 mm x 10 mm substratos de vidro. </li><li> Use limpeza ultra-sónica para limpar os substratos de silício e vidro com acetona durante 10 min, o álcool durante 10 min, e em seguida, isopropanol, durante 15 min. </li><li> Lavar os substratos com água deionizada (DI) de água três vezes. </li><li> Seque os substratos com uma arma de azoto. </li></ol> 2. DEZn preparação e conservação Nota: dietilzinco (C 2 H 5) 2 Zn, também chamado DEZn, é um composto de organo zinco altamente pirofórico com um centro de zinco ligado a dois grupos etilo. Nunca trabalhe sozinho quando usar DEZn. DEZn é muito tóxico e sensíveis ao oxigênio e água, não se esqueça de colocar o DEZn perto da água. Sempre use máscaras e óculos de protecção; todos os procedimentos devem ser efectuados na capa. Mais importante ainda, DEZn não utilizada deve be armazenada num ambiente 5 ° C. Nota: Para o primeiro uso de DEZn, siga o passo 2. Caso contrário, iniciar a experiência da etapa 3. <ol><li> Use seringa para extrair 30 ml DEZn da garrafa e, em seguida, injectar numa proveta colocada num cilindro de aço. </li><li> Utilizar um tubo de ferro galvanizado para ligar o cilindro de aço com a câmara de reacção. </li><li> Use bomba mecânica e válvula de esfera para bombear o cilindro de aço em ambiente de vácuo (para 6 Torr). Nota: DEZn será severamente reagir com o oxigénio, esta deve ser mantida no ambiente de vácuo. </li><li> Guarde o DEZn não utilizado em um ambiente de 5 ° C. </li></ol> 3. PECVD Câmara Preparação e Síntese de ZnO Filmes Finos Nota: O diagrama esquemático da deposição de vapor químico de plasma aumentada é ilustrada na Figura 1. <ol><li> Defina a distância de trabalho entre o eletrodo ducha e estágio da amostra em 30 mm. </li> &lt;li&gt; Colocar os substratos na fase de amostra de câmara de reacção no local apropriado onde há uma distância de 3 cm da entrada DEZn. </li><li> Abra a bomba rotativa e, gradualmente, abrir as válvulas de gaveta e válvulas borboleta. </li><li> Aguardar até que a pressão da câmara do reactor de fundo é inferior a 30 mTorr. </li><li> Feche a válvulas de gaveta e válvulas de borboleta, que se conecta à bomba rotativa. </li><li> Em seguida, abra a bomba turbo e válvulas de gaveta relativos a atingir alto vácuo de 3 x 10 -6 Torr. </li><li> Depois de atingir a condição de vácuo necessária, abrir o controlador de calor e aquecer a fase de amostra para a temperatura de síntese (200, 300, 400, 500, e 600 ° C durante diferentes parâmetros da experiência). </li><li> Quando a temperatura ea pressão de atingir a condição necessária, feche a bomba turbo e, em seguida, abra o portão válvulas e válvula de borboleta que se conecta à bomba rotativa simultaneamente. </li><li> Em seguida, abra as válvulas de entrada de gás e ligue o argônio gcomo controlador de fluxo simultaneamente. </li><li> O fluxo de gás argônio (0.167 ml / seg) para a câmara. </li><li> Definir a pressão da câmara a 500 mTorr. </li><li> Ligue a rede RF (13,56 MHz) e gerador de correspondência, em seguida, defina a potência RF em 100 W para purgar as amostras de superfície por 15 min. </li><li> Depois de terminar o expurgo de amostras, ligar a energia RF até 70 W. </li><li> Em seguida, ligue a válvula controlador de gás dióxido de carbono e de entrada de gás. </li><li> O fluxo de dióxido de carbono (0,5 ml / seg) para a câmara. </li><li> Ajuste a pressão de trabalhar em 6 Torr. </li><li> Depois a pressão da câmara atinge 6 Torr, o fluxo de alta árgon puro como gás portador (0.167 ml / seg) para a realização de dietilzinco (DEZn) para a câmara de válvula de esfera aberta e conectada à DEZn simultaneamente. Ao mesmo tempo, iniciar a síntese de filmes de ZnO. </li><li> Continuar a síntese de plasma de filmes de ZnO durante 5 min. </li><li> Depois que os filmes de ZnO foram sintetizados, seriatim desligar o gerador de RF, válvula de esfera, calor controller e todos os controladores de fluxo de gás, juntamente com válvulas de admissão de gás. </li><li> Retire a amostra quando a temperatura estágio da amostra esfria a RT. Nota: A taxa de arrefecimento é de cerca de 1,8 ° C / min. </li></ol> 4. Preparação de interdigitada-como padrão em As-sintetizado ZnO Thin Film Nota: O esquema de processo de litografia está representado na Figura 3. <ol><li> Utilize uma placa quente para cozer a amostra ZnO tal como sintetizada a 150 ° C durante 10 min. </li><li> Colocar a amostra no dispositivo de revestimento de centrifugação, e em seguida administrar a solução líquida de material fotosensitivo (S1813) com 100 ul de ZnO sobre a amostra. </li><li> Executar o revestidor de centrifugação a 800 rpm durante 10 segundos e, em seguida, acelerar a 3.000 rpm durante 30 segundos para produzir uma camada fina uniforme. </li><li> Coza macio amostra ZnO revestidos por photoresist a 105 ° C durante 90 segundos. </li><li> Após o cozimento-macio, usar a luz UV para expor a amostra trou-revestido photoresistgh um photomask por alinhador de máscara. O tempo de exposição é 2 segundos ea potência é de 400 W. Nota:. O padrão de fotomáscara é concebido como interdigitadas tipo, que é de 0,03 mm de largura e 4 mm de comprimento (14 pares) e tem um espaçamento entre eléctrodos de 0,15 mm, conforme ilustrado na Figura 2 É interessante notar que o fotossensível dadas área é 84.32 mm 2 para o detector. </li><li> Após o procedimento de exposição, use uma pinça para cortar a amostra, e em seguida, mergulhar em o desenvolvedor diluída (misturar 50 ml de desenvolvedor e 150 ml de água deionizada), através de acções de balançando de um lado para outro por 35 s para obter a amostra desenvolvido. </li><li> Lavar o exemplo desenvolvida com água DI e seca com azoto gasoso. </li><li> Use o microscópio óptico de verificar o modelo intacto. Se não, use acetona para remover o fotorresiste e repita os passos 4.2 a 4.7 até que o padrão perfeito foi obtida. </li><li> Disco cozer a amostra a 120 ° C durante 20 min. </li></ol><ol><li> Usar o sistema de descarga eléctrica do magnetrão RF para depositar uma camada condutora fina de Pt (100 nm) sobre a parte superior da amostra desenvolvidos antes de prosseguir para procedimento de levantamento química. </li><li> Defina a distância entre o alvo e o substrato em 13 mm. </li><li> Use a bomba mecânica para alcançar um vácuo aproximada de 5 mTorr. </li><li> Em seguida, utilizar a bomba turbocompressora para se obter um alto vácuo, de 7 x 10 -7 Torr. </li><li> Aguarde até que a câmara atinge a alto vácuo, feche a bomba turbo e abrir a bomba mecânica posteriormente. </li><li> O fluxo de gás árgon a 0,3 ml / seg para dentro da câmara pelo controlador de fluxo mas até que a pressão da câmara atingir a pressão de trabalho de 100 mTorr. </li><li> Ligue a corrente contínua (DC) descarregar fonte de alimentação e ajustar a potência DC a 15 W por pulverização catódica o eletrodo de filme fino Pt sobre a amostra durante 25 min. </li><li> Após a camada de eletrodo Pt tenha sido depositado por magnetron sputtmétodo rando, tirar a amostra da câmara. </li><li> Mergulhar a amostra no líquido acetona para o processo de levantamento química por limpador ultra-sônico para remover o fotorresiste. </li><li> Defina o tempo de limpeza em 1 min para remover completamente photoresist, e, em seguida, obter o eletrodo Pt interdigitada-like para o filme fino ZnO. </li></ol> 6. processo RTA <ol><li> Colocar a amostra Pt / ZnO como-fabricadas no sistema RTA. </li><li> Use a bomba mecânica e válvula de gaveta para bombear para baixo a pressão da câmara RTA para 20 mTorr. </li><li> Aguarde até que a pressão da câmara atinge 20 mTorr, o fluxo de gás árgon a 0,3 ml / seg para a câmara e defina a pressão de trabalho de 5 Torr. </li><li> Em seguida, defina a taxa de aquecimento como 100 o C / min. </li><li> Em seguida, recozer a amostra a 450 ° C durante 10 min. </li><li> Uma vez recozido, espere até que a amostra resfria à temperatura ambiente, em seguida, retire a amostra. </li></ol>

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The authors declare that they have no competing financial interests.

As etapas críticas e modificações Na etapa 1, os substratos devem ser completamente limpas e os passos 1.3 a 1.5 seguido para se certificar de que não há nenhuma gordura ou contaminações orgânicos e inorgânicos sobre os substratos. Qualquer gordura ou contaminações orgânicos e inorgânicos na superfície do substrato irão reduzir significativamente a adesão da película. Passo 2 é o procedimento mais importante antes de o processo de preparação f...

ZnO é um material semicondutor funcional wide-band-gap promissor, devido às suas propriedades únicas, como alta estabilidade química, baixo custo, não-toxicidade, baixo limiar de energia para o bombeamento óptico, gap direto largo (3,37 eV) a TA e grande éxciton energia de ~ 60 meV 1-2 vinculativo. Recentemente, ZnO filmes finos têm sido utilizados em muitos campos de aplicação, incluindo óxido condutor (TCO) películas transparentes, dispositivo emissor de luz azul, transistores de efeito de campo, e sensores de gás 3-6. Por outro lado, ZnO é um material candidato a substituir o óxido de índio e estanho (ITO), devido à índio e estanho sendo rara e cara. Além disso, ZnO possui alta transmitância óptica na região de comprimento de onda visível e baixa resistividade em comparação com ITO filmes 7-8. Consequentemente, a fabricação, caracterização e aplicação de ZnO tem sido amplamente relatados. O presente estudo centra-se na síntese c -axis (0002) filmes finos de ZnO elevados por um simples umd eficaz método e sua aplicação prática no sentido de um fotodetector UV. Os resultados recentes indicam que o relatório de pesquisa a alta qualidade do filme fino de ZnO pode ser sintetizado por várias técnicas, tais como método sol-gel, de frequência de rádio pulverização catódica, deposição química de vapor de metal orgânico (MOCVD), e assim por diante 9-14. Cada técnica tem as suas vantagens e desvantagens. Por exemplo, a principal vantagem da deposição da pulverização catódica é que os materiais de destino com muito alto ponto de fusão são facilmente estalou sobre o substrato. Em contraste, o processo de pulverização catódica é difícil de combinar com um elevador-off para estruturar o filme. Em nosso estudo, o sistema de deposição de vapor químico de plasma reforçada (PECVD) foi utilizado para sintetizar alta qualidade c -axis ZnO filmes finos. Bombardeamento de plasma é um factor chave no processo de síntese que pode aumentar a densidade do filme fino e melhorar a taxa de reacção de decomposição de iões 15. DentroAdicionalmente, a taxa de crescimento elevada e uniforme a deposição de grande área são outras vantagens distintas para técnica de PECVD. Exceto para a técnica de síntese, a boa adesão no substrato é outra questão considerada. Em diversos estudos, a safira C -Plane tem sido amplamente utilizado como o substrato para sintetizar alta C -axis ZnO filmes finos, pois o ZnO e safira tem a mesma estrutura hexagonal. No entanto, o ZnO foi sintetizado no substrato de safira exibindo morfologia de superfície áspera e altas concentrações residuais (defeito) relacionada com a portadora, devido às grandes desajustes entre a treliça ZnO e safira -Plane C (18%) orientadas na direcção no plano 16. Comparado com o substrato de safira, uma bolacha de Si é um outro substrato amplamente utilizados para a síntese de ZnO. Wafers Si têm sido amplamente utilizados na indústria de semicondutores; e, assim, o crescimento de alta qualidade ZnO filmes finos sobre substratos de Si é muito importante e necessário. Infelizmente, a estrutura cristalina e coeficiente de expansão térmica entre o ZnO e Si são, obviamente, que pode levar à deterioração da qualidade do cristal. Ao longo última década, foram feitos grandes esforços para melhorar a qualidade de ZnO filmes finos sobre substratos de Si usando vários métodos, incluindo camadas de ZnO tampão 17, recozimento em vários atmosfera de gás 18, e passivação da superfície do substrato Si 19. O presente estudo oferece com sucesso um método simples e eficaz para sintetizar alta C -axis ZnO filme fino sobre substratos de Si sem qualquer camada ou tampão de pré-tratamento. Os resultados experimentais indicaram que os filmes finos de ZnO sintetizados sob a temperatura de crescimento óptima mostrou boa cristal e qualidades ópticas. A estrutura cristalina, composição de plasma de RF, morfologia da superfície, e as propriedades ópticas dos filmes finos de ZnO foram investigados por difracção de raios-X (XRD), espectroscopia de emissão óptica (OES), Field Emission SCmicroscopia eletrônica de Anning (FE-SEM), e RT fotoluminescência (PL) espectros, respectivamente. Além disso, a transmitância de filmes finos de ZnO também foi confirmada e relatados. A fina película de ZnO como sintetizada serviu como uma camada de detecção para a aplicação fotodetector UV também foi investigada neste estudo. O fotodetector UV tem grandes potenciais aplicações em monitoramento UV, interruptor óptico, alarme chama e sistema de aquecimento de mísseis 20-21. Há muitos tipos de fotodetectores que têm sido levadas a cabo, tais como modo negativo intrínseco positivo (pinos) e de metal-metal-semicondutor (MSM), incluindo estruturas Conexão condutora e contato Schottky. Cada tipo tem suas próprias vantagens e desvantagens. Atualmente, as estruturas de fotodetectores MSM têm atraído interesse intensiva devido ao seu excelente desempenho em responsividade, confiabilidade e tempo de resposta e recuperação 22-24. Os resultados aqui apresentados demonstram que o modo de contacto foi utilizado MSM óhmicapara fabricar fotodetector UV baseado ZnO filme fino. Tal tipo de fotodetector normalmente revela uma boa responsividade e fiabilidade, o que indica que a elevada c -axis ZnO película fina é uma camada de detecção adequado para o fotodetector UV.

<table><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 controller</td><td>PROTEC INSTRUMENTS</td><td>PC-540</td><td></td></tr><tr><td>Pressure controller</td><td>MKS</td><td>600 series&amp;nbsp;</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&amp;nbsp;</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&amp;nbsp;</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 &amp;amp; Haas company</td><td>S1813</td><td></td></tr><tr><td>Developer</td><td>Shipley a Rohm &amp;amp; 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

Neste estudo, o óxido de zinco (ZnO), películas finas com alta -axis C (0002) orientação preferencial, foram com sucesso e eficazmente sintetizado em silício (Si) substratos através de diferentes temperaturas sintetizados utilizando deposição de vapor químico de plasma melhorado sistema (PECVD). Os efeitos de diferentes temperaturas sintetizados sobre a estrutura de cristal, morfologia de superfície e propriedades ópticas têm sido investigados. A difracção de raios-X (DRX) padrões indicou que a intensidade de pico (0002) tornou-se mais forte de difracção com o aumento da temperatura até 400 sintetizado o C. A intensidade de difração (0002) tornou-se mais fraca pico gradualmente acompanhando com aparência de (10-10) pico de difração como a temperatura sintetizado até superior a 400 o C. A RT fotoluminescência (PL) espectros exibiu uma forte perto de banda-edge (NBE) emissão observada em cerca de 375 nm e uma emissão desprezível de nível profundo (DL), localizado a cerca de 575 nm under alta c -axis ZnO filmes finos. Microscopia eletrônica de varredura de emissão de campo (FE-SEM) revelou imagens da superfície homogênea e com pequena granulometria. Os filmes finos de ZnO também foram sintetizados sobre substratos de vidro sob os mesmos parâmetros para medir a transmitância. Para efeitos de aplicação ultravioleta (UV) fotodetector, a platina interdigitada (Pt) de filme fino (espessura ~ 100 nm) fabricada através de processo de litografia óptica convencional e de rádio frequência (RF) pulverização catódica. A fim de atingir o contacto óhmico, o dispositivo foi recozido em circunstâncias de árgon a 450 ° C por um sistema de tratamento térmico rápido (RTA) durante 10 min. Após as medições sistemáticas, a corrente-tensão (I - V) Curva de foto e resultados de resposta fotocorrente correntes dependentes do tempo e escuras exibiu uma boa responsividade e fiabilidade, o que indica que a elevada c -axis ZnO película fina é uma camada de detecção adequadofotodetector para aplicação de UV.

O ZnO (0002) filmes finos com elevado c -axis orientação preferencial foram sintetizados com sucesso para os substratos de Si usando o sistema de PECVD. O dióxido de carbono (CO 2) e o dietil-zinco (DEZn) foram usados ​​como precursores de oxigénio e zinco, respectivamente. A estrutura de cristal de filmes finos de ZnO foi caracterizada por difracção de raios-X (Figura 4), ​​indicando que a película fina de ZnO sintetizados a 400 ° C com o pico mais forte (...

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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.

Síntese e Caracterização de alta c-eixo ZnO Thin Film por Plasma aprimorado Chemical Vapor Deposition Sistema e sua Aplicação Photodetector UV

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

15.2K visualizações.  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.

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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.

Fabricação de Nano-engenharia transparentes Óxidos Realização por deposição por laser pulsado

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

Engenharia

Fabrication of Spatially Confined Complex Oxides

Complex materials such as high Tc superconductors, multiferroics, and colossal magnetoresistors have electronic and magnetic properties that arise from the inherent strong electron correlations that reside within them. These materials can also possess electronic phase separation in which regions of vastly different resistive and magnetic behavior can coexist within a single crystal alloy material. By reducing the scale of these materials to length scales at and below the inherent size of the electronic domains, novel behaviors can be exposed. Because of this and the fact that spin-charge-lattice-orbital order parameters each involve correlation lengths, spatially reducing these materials for transport measurements is a critical step in understanding the fundamental physics that drives complex behaviors. These materials also offer great potential to become the next generation of electronic devices 1-3. Thus, the fabrication of low dimensional nano- or micro-structures is extremely important to achieve new functionality. This involves multiple controllable processes from high quality thin film growth to accurate electronic property characterization. Here, we present fabrication protocols of high quality microstructures for complex oxide manganite devices. Detailed descriptions and required equipment of thin film growth, photo-lithography, and wire-bonding are presented.

We describe the use of pulsed laser deposition (PLD), photolithography and wire-bonding techniques to create micrometer scale complex oxides devices. The PLD is utilized to grow epitaxial thin films. Photolithography and wire-bonding techniques are introduced to create practical devices for measurement purposes.

Fabricação de óxidos complexos espacialmente confinados

Complex materials such as high Tc superconductors, multiferroics, and colossal magnetoresistors have electronic and magnetic properties that arise from ...

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.

Preparação e Utilização de fotocataliticamente atividade segmentada Ag | ZnO e Coaxial TiO<sub&gt; 2</sub&gt;-AG nanofios feitos por Templated Electrodeposition

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

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.

Melhoria da Qualidade Heterojunction em Cu<sub&gt; 2</sub&gt; O baseados em células solares através da optimização da Pressão atmosférica Camada Espacial Atomic Depositado<br /&gt; Zn<sub&gt; X-1</sub&gt; Mg<sub&gt; x</sub&gt; ó

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 ...

Química

Synthesis of Hierarchical ZnO/CdSSe Heterostructure Nanotrees

A two-step chemical vapor deposition procedure is here employed to prepare tree-like hierarchical ZnO/CdSSe hetero-nanostructures. The structures are composed of CdSSe branches grown on ZnO nanowires that are vertically aligned on a transparent sapphire substrate. The morphology was measured via scanning electron microscopy. The crystal structure was determined by X-ray powder diffraction analysis. Both the ZnO stem and CdSSe branches have a predominantly wurtzite crystal structure. The mole ratio of S and Se in the CdSSe branches was measured by energy dispersive X-ray spectroscopy. The CdSSe branches result in strong visible light absorption. Photoluminescence (PL) spectroscopy showed that the stem and branches form a type-II heterojunction. PL lifetime measurements showed a decrease in the lifetime of emission from the trees when compared to emission from individual ZnO stems or CdSSe branches and indicate fast charge transfer between CdSSe and ZnO. The vertically aligned ZnO stems provide a direct electron transport pathway to the substrate and allow for efficient charge separation after photoexcitation by visible light. The combination of the abovementioned properties makes ZnO/CdSSe nanotrees promising candidates for applications in solar cells, photocatalysis, and opto-electronic devices.

Here, we prepare and characterize novel tree-like hierarchical ZnO/CdSSe nanostructures, where CdSSe branches are grown on vertically aligned ZnO nanowires. The resulting nanotrees are a potential material for solar energy conversion and other opto-electronic devices.

Síntese de hierárquicos ZnO / CdSSe heterostructure Nanotrees

A two-step chemical vapor deposition procedure is here employed to prepare tree-like hierarchical ZnO/CdSSe hetero-nanostructures. The structures are ...

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

Whilst columnar zinc oxide (ZnO) structures in the form of rods or wires have been synthesized previously by different liquid- or vapor-phase routes, their high cost production and/or incompatibility with microfabrication technologies, due to the use of pre-deposited catalyst-seeds and/or high processing temperatures exceeding 900 &#176;C, represent a drawback for a widespread use of these methods. Here, however, we report the synthesis of ZnO rods via a non-catalyzed vapor-solid mechanism enabled by using an aerosol-assisted chemical vapor deposition (CVD) method at 400 &#176;C with zinc chloride (ZnCl2) as the precursor and ethanol as the carrier solvent. This method provides both single-step formation of ZnO rods and the possibility of their direct integration with various substrate types, including silicon, silicon-based micromachined platforms, quartz, or high heat resistant polymers. This potentially facilitates the use of this method at a large-scale, due to its compatibility with state-of-the-art microfabrication processes for device manufacture. This report also describes the properties of these structures (e.g., morphology, crystalline phase, optical band gap, chemical composition, electrical resistance) and validates its gas sensing functionality towards carbon monoxide.

Columnar zinc oxide structures in the form of rods are synthesized via aerosol-assisted chemical vapor deposition without the use of pre-deposited catalyst-seed particles. This method is scalable and compatible with various substrates based on either silicon, quartz or polymers.

Aerossol-assistida de deposição de Vapor químico de estruturas de óxido de Metal: hastes de óxido de zinco

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

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%.

Bem alinhados verticalmente orientado ZnO Nanorod matrizes e sua aplicação em invertida pequena molécula células solares

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

Electrophoretic Crystallization of Ultrathin High-performance Metal-organic Framework Membranes

We report the synthesis of thin, highly intergrown, polycrystalline metal-organic framework (MOF) membranes on a wide range of unmodified porous and non-porous supports (polymer, ceramic, metal, carbon, and graphene). We developed a novel crystallization technique, which is termed the ENACT approach: the electrophoretic nuclei assembly for the crystallization of highly intergrown thin films (ENACT). This approach allows for a high density of heterogeneous nucleation of MOFs on a chosen substrate via the electrophoretic deposition (EPD) directly from the precursor sol. The growth of well-packed MOF nuclei leads to a highly intergrown polycrystalline MOF film. We show that this simple approach can be used for the synthesis of thin, intergrown zeolite imidazole framework (ZIF)-7 and ZIF-8 films. The resulting 500 nm-thick ZIF-8 membranes show a considerably high H2 permeance (8.3 x 10-6 mol m-2 s-1 Pa-1) and ideal gas selectivities (7.3 for H2/CO2, 15.5 for H2/N2, 16.2 for H2/CH4, and 2655 for H2/C3H8). An attractive performance for C3H6/C3H8 separation is also achieved (a C3H6 permeance of 9.9 x 10-8 mol m-2 s-1 Pa-1 and a C3H6/C3H8 ideal selectivity of 31.6 at 25 &#176;C). Overall, the ENACT process, owing to its simplicity, can be extended to synthesize intergrown thin films of a wide range of nanoporous crystalline materials.

A simple, reproducible, and versatile approach for the synthesis of intergrown, polycrystalline metal-organic framework membranes on a wide range of unmodified porous and non-porous supports is presented.

Eletroforética cristalização das membranas ultrafinos estrutura Metal-orgânicos de alto desempenho

We report the synthesis of thin, highly intergrown, polycrystalline metal-organic framework (MOF) membranes on a wide range of unmodified porous and ...

Fabrication of Schottky Diodes on Zn-polar BeMgZnO/ZnO Heterostructure Grown by Plasma-assisted Molecular Beam Epitaxy

Heterostructure field effect transistors (HFETs) utilizing a two dimensional electron gas (2DEG) channel have a great potential for high speed device applications. Zinc oxide (ZnO), a semiconductor with a wide bandgap (3.4 eV) and high electron saturation velocity has gained a great deal of attention as an attractive material for high speed devices. Efficient gate modulation, however, requires high-quality Schottky contacts on the barrier layer. In this article, we present our Schottky diode fabrication procedure on Zn-polar BeMgZnO/ZnO heterostructure with high density 2DEG which is achieved through strain modulation and incorporation of a few percent Be into the MgZnO-based barrier during growth by molecular beam epitaxy (MBE). To achieve high crystalline quality, nearly lattice-matched high-resistivity GaN templates grown by metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD) are used as the substrate for the subsequent MBE growth of the oxide layers. To obtain the requisite Zn-polarity, careful surface treatment of GaN templates and control over the VI/II ratio during the growth of low temperature ZnO nucleation layer are utilized. Ti/Au electrodes serve as Ohmic contacts, and Ag electrodes deposited on the O2 plasma pretreated BeMgZnO surface are used for Schottky contacts.

Attainment of high-quality Schottky contacts is imperative for achieving efficient gate modulation in heterostructure field effect transistors (HFETs). We present the fabrication methodology and characteristics of Schottky diodes on Zn-polar BeMgZnO/ZnO heterostructures with high-density two dimensional electron gas (2DEG), grown by plasma-assisted molecular beam epitaxy on GaN templates.

Fabricação de diodos de Schottky na Zn-polar BeMgZnO/ZnO Heterostructure cultivadas por Epitaxia de feixe Molecular assistido por Plasma

Heterostructure field effect transistors (HFETs) utilizing a two dimensional electron gas (2DEG) channel have a great potential for high speed device ...

Plasma-Assisted Molecular Beam Epitaxy Growth of Mg3N2 and Zn3N2 Thin Films

This article describes a procedure for growing Mg3N2 and Zn3N2 films by plasma-assisted molecular beam epitaxy (MBE). The films are grown on 100 oriented MgO substrates with N2 gas as the nitrogen source. The method for preparing the substrates and the MBE growth process are described. The orientation and crystalline order of the substrate and film surface are monitored by the reflection high energy electron diffraction (RHEED) before and during growth. The specular reflectivity of the sample surface is measured during growth with an Ar-ion laser with a wavelength of 488 nm. By fitting the time dependence of the reflectivity to a mathematical model, the refractive index, optical extinction coefficient, and growth rate of the film are determined. The metal fluxes are measured independently as a function of the effusion cell temperatures using a quartz crystal monitor. Typical growth rates are 0.028 nm/s at growth temperatures of 150 &#176;C and 330 &#176;C for Mg3N2 and Zn3N2 films, respectively.

Plasma-Assisted Molecular Beam Epitaxy Growth of Mg3N2 and Zn3N2 Thin Films

This article describes the growth of epitaxial films of Mg3N2 and Zn3N2 on MgO substrates by plasma-assisted molecular beam epitaxy with N2 gas as the nitrogen source and optical growth monitoring.

Crescimento Epitaxia do feixe molecular assistido por plasma de mg3n2 e Zn3n2 filmes finos

This article describes a procedure for growing Mg3N2 and Zn3N2 films by plasma-assisted molecular beam epitaxy (MBE). The films are grown on 100 oriented ...

Síntese e Caracterização de alta c-eixo ZnO Thin Film por Plasma aprimorado Chemical Vapor Deposition Sistema e sua Aplicação Photodetector UV

Resumo

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