Name: fabrication of nano-engineered transparent conducting oxides by pulsed laser deposition
Uploaded: 2013-02-27T13:00:00
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1. Préparation du support <ol><li> Coupez 1 cm x 1 cm substrats de silicium à partir d&#39;un tranche de silicium, le silicium est bon pour la caractérisation MEB (vue en plan et en coupe). </li><li> Coupez 1 cm x 1 cm en verre (soude et de chaux, 1 mm d&#39;épaisseur), le verre est optimale pour la caractérisation optique et électrique. </li><li> Si les contacts sont nécessaires sur des substrats de verre, contacts or peuvent être évaporé sous vide à l&#39;aide d&#39;un masque. Dépôt 10 nm de Cr comme co...

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	<li>Chrisey, D. B., Hubler, G. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Pulsed Laser Deposition of Thin Films. , (1994).</li><li>Lowndes, D. H., Geohegan, D. B., Puretzky, A. A., Norton, D. P., Rouleau, C. M. <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+novel+thin-film+materials+by+pulsed+laser+deposition.">Synthesis of novel thin-film materials by pulsed laser deposition.</a> Science. 273, 898 (1996).</li><li>Di Fonzo, F., Bailini, A., Russo, V., Baserga, A., Cattaneo, D., Beghi, M. G., Ossi, P. M., Casari, C. S., Li Bassi, A., Bottani, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+and+characterization+of+nanostructured+tungsten+and+tungsten+oxide+films.">Synthesis and characterization of nanostructured tungsten and tungsten oxide films.</a> Catalysis Today. 116, 69-73 (2006).</li><li>Casari, C. S., Foglio, S., Passoni, M., Siviero, F., Bottani, C. E., Li Bassi, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Energetic+regimes+and+growth+mechanisms+of+pulsed+laser+deposited+Pd+clusters+on+Au(111)+investigated+by+in+situ+Scanning+Tunneling+Microscopy.">Energetic regimes and growth mechanisms of pulsed laser deposited Pd clusters on Au(111) investigated by in situ Scanning Tunneling Microscopy.</a> Physical Review B. 84 (111), 155441 (2011).</li><li>Cattaneo, D., Foglio, S., Casari, C. S., Li Bassi, A., Passoni, M., Bottani, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Different+W+cluster+deposition+regimes+in+pulsed+laser+ablation+observed+by+in+situ+Scanning+Tunneling+Microscopy.">Different W cluster deposition regimes in pulsed laser ablation observed by in situ Scanning Tunneling Microscopy.</a> Surface Science. 601, 1892-1897 (2007).</li><li>Bailini, A., Di Fonzo, F., Fusi, M., Casari, C. S., Li Bassi, A., Russo, V., Baserga, A., Bottani, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pulsed+laser+deposition+of+tungsten+and+tungsten+oxide+thin+films+with+tailored+structure+at+the+nano-+and+mesoscale.">Pulsed laser deposition of tungsten and tungsten oxide thin films with tailored structure at the nano- and mesoscale.</a> Applied Surface Science. 253, 8130-8135 (2007).</li><li>Fusi, M., Russo, V., Casari, C. S., Li Bassi, A., A, C. E., Bottani, <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Titanium+oxide+nanostructured+films+by+reactive+pulsed+laser+deposition.">Titanium oxide nanostructured films by reactive pulsed laser deposition.</a> Applied Surface Science. 255 (10), 5334-5337 (2009).</li><li>Dellasega, D., Facibeni, A., Fonzo, F. D. i., Russo, V., Conti, C., Ducati, C., Casari, C. S., Li Bassi, A., Bottani, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanostructured+High+Valence+Silver+Oxide+Produced+by+Pulsed+laser+Deposition.">Nanostructured High Valence Silver Oxide Produced by Pulsed laser Deposition.</a> Applied Surface Science. 255 (10), 5248-5251 (2009).</li><li>Di Fonzo, F., Tonini, D., Li Bassi, A., Casari, C. S., Beghi, M. G., Bottani, C. E., Gastaldi, D., Vena, P., Contro, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Growth+regimes+in+pulsed+laser+deposition+of+alumina+films.">Growth regimes in pulsed laser deposition of alumina films.</a> Applied Physics A. 93, 765-769 (2008).</li><li>Bailini, A., Donati, F., Zamboni, M., Russo, V., Passoni, M., Casari, C. S., Li Bassi, A., Bottani, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pulsed+Laser+Deposition+of+Bi2Te3+Thermoelectric+Films.">Pulsed Laser Deposition of Bi2Te3 Thermoelectric Films.</a> Applied Surface Science. 254, 1249-1254 (2007).</li><li>Baserga, A., Russo, V., Fonzo, F. D. i., Bailini, A., Cattaneo, D., Casari, C. S., Li Bassi, A., Bottani, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanostructured+Tungsten+Oxide+With+Controlled+Properties:+Synthesis+And+Raman+Characterization.">Nanostructured Tungsten Oxide With Controlled Properties: Synthesis And Raman Characterization.</a> Thin Solid Films. 515, 6465-6469 (2007).</li><li>Dellasega, D., Facibeni, A., Di Fonzo, F., Bogana, M., Polissi, A., Conti, C., Ducati, C., Casari, C. S., Li Bassi, A., Bottani, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanostructured+Ag4O4+films+with+enhanced+antibacterial+activity.">Nanostructured Ag4O4 films with enhanced antibacterial activity.</a> Nanotechnology. 19, 475602 (2008).</li><li>Fonzo, F. D. i., Casari, C. S., Russo, V., Brunella, M. F., Li Bassi, A., Bottani, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hierarchically+organized+nanostructured+TiO2+for+photocatalysis+applications.">Hierarchically organized nanostructured TiO2 for photocatalysis applications.</a> Nanotechnology. 20, 015604 (2009).</li><li>Torta, F., Fusi, M., Casari, C. S., Bottani, C. E., Bachi, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Titanium+Dioxide+Coated+MALDI+plate+for+on+target+Analysis+of+Phosphopeptides.">Titanium Dioxide Coated MALDI plate for on target Analysis of Phosphopeptides.</a> Journal of Proteome Research. 8, 1932-1942 (2009).</li><li>Ponzoni, A., Russo, V., Bailini, A., Casari, C. S., Ferroni, M., Li Bassi, A., Migliori, A., Morandi, V., Ortolani, L., Sberveglieri, G., Bottani, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Structural And Gas-Sensing Characterization Of Tungsten Oxide Nanorods And Nanoparticles. Sensors &amp; Actuators: B. Chemical B. 153, 340-346 (2011).</li><li>Li Bassi, A., Bailini, A., Donati, F., Russo, V., Passoni, M., Mantegazza, A., Casari, C. S., Bottani, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermoelectric+properties+of+Bi-Te+Films+with+controlled+structure+and+morphology.">Thermoelectric properties of Bi-Te Films with controlled structure and morphology.</a> Journal of Applied Physics. 105, 124307 (2009).</li><li>Sauvage, F., Di Fonzo, F., Li Bassi, A., Casari, C. S., Russo, V., Divitini, G., Ducati, C., Bottani, C. E., Comte, P., Graetzel, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bio-inspired+hierarchical+TiO2+photo-anode+for+dye-sensitized+solar+cells.">Bio-inspired hierarchical TiO2 photo-anode for dye-sensitized solar cells.</a> Nano Letters. 10, 2562-2567 (2010).</li><li>Grankvist, C. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transparent+conductors+as+solar+energy+materials:+A+panoramic+review.">Transparent conductors as solar energy materials: A panoramic review.</a> Solar Energy Materials &amp; Solar Cells. 91, 1529 (2007).</li><li>Minami, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transparent+conducting+oxide+semiconductors+for+transparent+electrodes.">Transparent conducting oxide semiconductors for transparent electrodes.</a> Semicond. Sci. Technol. 20, S35 (2005).</li><li>Fortunato, 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=Transparent+Conducting+Oxides+for+Photovoltaics.">Transparent Conducting Oxides for Photovoltaics.</a> MRS Bulletin. 32, 242 (2007).</li><li>Exarhos, G. J., 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=Discovery-based+design+of+transparent+conducting+oxide+films.">Discovery-based design of transparent conducting oxide films.</a> Thin Solid Films. 515, 7025 (2007).</li><li>Gondoni, P., Ghidelli, M., Fonzo, F. D. i., Russo, V., Bruno, P., Mart-Rujas, J., Bottani, C. E., Li Bassi, A., Casari, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structural+and+functional+properties+of+Al:ZnO+thin+films+grown+by+Pulsed+Laser+Deposition+at+room+temperature.">Structural and functional properties of Al:ZnO thin films grown by Pulsed Laser Deposition at room temperature.</a> Thin Solid Films. 520, 4707-4711 (2012).</li><li>Gondoni, P., Ghidelli, M., Fonzo, F. D. i., Carminati, M., Russo, V., Li Bassi, A., Casari, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structure-dependent+optical+and+electrical+transport+properties+of+nanostructured+Al-doped+ZnO.">Structure-dependent optical and electrical transport properties of nanostructured Al-doped ZnO.</a> Nanotechnology. 23, 365706 (2012).</li><li>Casari, C. S., Li Bassi, A., Arkin, W. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pulsed+Laser+Deposition+of+Nanostructured+Oxides:+from+Clusters+to+Functional+Films.">Pulsed Laser Deposition of Nanostructured Oxides: from Clusters to Functional Films.</a> Advances in Laser and Optics Research. 7, 65-100 (2012).</li><li>Amoruso, S., Sambri, A., Vitiello, M., Wang, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plume+expansion+dynamics+during+laser+ablation+of+manganates+in+oxygen+atmosphere.">Plume expansion dynamics during laser ablation of manganates in oxygen atmosphere.</a> Applied Surface Science. 252, 4712-4716 (2006).</li><li>Uccello, A., Dellasega, D., Perissinotto, S., Lecis, N., Passoni, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanostructured+Rhodium+Films+for+Advanced+Mirrors+Produced+by+Pulsed+Laser+Deposition.">Nanostructured Rhodium Films for Advanced Mirrors Produced by Pulsed Laser Deposition.</a> Journal of Nuclear Materials. , (2013).</li><li>Gondoni, P., Ghidelli, M., Fonzo, F. D. i., Russo, V., Bruno, P., Mart&#237;-Rujas, J., Bottani, C. E., Li Bassi, A., Casari, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Highly+Performing+Al:ZnO+Thin+Films+grown+by+Pulsed+Laser+Deposition+at+Room+Temperature.">Highly Performing Al:ZnO Thin Films grown by Pulsed Laser Deposition at Room Temperature.</a> Nanoscience and Nanotechnology. , (2013).</li></ol>

La forme du panache de plasma est étroitement liée au processus d&#39;ablation, en particulier en présence d&#39;un gaz; surveillance de la plume de plasma par un examen visuel est important de contrôler le dépôt. Lors du dépôt d&#39;un oxyde métallique par ablation d&#39;une cible d&#39;oxyde, de l&#39;oxygène est nécessaire pour soutenir les pertes d&#39;oxygène pendant le processus d&#39;ablation. A la pression en oxygène inférieure gaz de fond, le matériau déposé peut avoir des lacunes d&#39;oxygèn...

Dépôt par laser pulsé (PLD) emploie ablation laser d&#39;une cible solide qui se traduit par la formation d&#39;un plasma d&#39;espèces ablation qui peut être déposé sur un substrat pour faire croître une couche (voir la figure 1) 1. Interaction avec une ambiance de fond (inerte ou réactive) peut être utilisé pour provoquer la nucléation groupe homogène en phase gazeuse (voir Figure 2) 2,3. Notre stratégie pour la synthèse de matériaux par PLD est basé sur le réglage des propriétés des matériaux dans une approche bottom-up en contrôlant soigneusement la dynamique du plasma généré dans le processus de PLD. Taille de la grappe, l&#39;énergie cinétique et la composition peut être modifiée par un réglage approprié des paramètres de dépôt, qui influent sur ​​la croissance du film et entraînent des changements morphologiques et structurales 4,5. En exploitant la méthode décrite ici, nous avons démontré, pour un certain nombre d&#39;oxydes (par exemple WO 3, Ag 4 O 4, Al 2 O 3 ae TiO 2), la capacité de régler la morphologie, la densité, la porosité, le degré d&#39;ordre structurel, la stoechiométrie et de phase en modifiant la structure du matériau à l&#39;échelle nanométrique 6-11. Cela permet la conception de matériaux pour des applications spécifiques 12-16. En référence à des applications photovoltaïques, nous avons synthétisé nanostructuré de TiO 2 hiérarchisée par des nanoparticules d&#39;assemblage (&lt;10 nm) dans une nano-et mésostructure qui ressemble à une &quot;forêt&quot; des arbres 13 montre des résultats intéressants lorsqu&#39;ils sont employés en tant que colorants photoanodes dans les cellules solaires (DSSC ) 17. Sur la base de ces résultats précédents, nous décrivons le protocole pour le dépôt d&#39;Al-dopés ZnO (AZO) les films comme un oxyde conducteur transparent. Oxydes conducteurs transparents (TCO) sont de bande interdite élevée (&gt; 3 eV) matériaux conducteurs convertis en de dopage lourd, présentant une résistivité &lt;10 -3 ohm-cm et plus de 80% optique transmittance dans le domaine visible. Ils sont un élément clé pour de nombreuses applications comme les écrans tactiles et les cellules solaires 18-21 et ils sont généralement cultivées par différentes techniques telles que la pulvérisation cathodique, ablation laser, dépôt de vapeur chimique, pyrolyse de spray et avec des méthodes chimiques à base de solution. Parmi TCO, l&#39;indium-étain (ITO) a été largement étudié pour sa faible résistivité, mais présente l&#39;inconvénient de son coût élevé et la faible disponibilité de l&#39;indium. Recherche s&#39;oriente maintenant vers l&#39;indium-libres des systèmes tels que F-SnO 2 dopé (FTO), Al-ZnO dopé (AZO) et F-ZnO dopé (FZO). Électrodes capables de fournir une gestion intelligente de la lumière incidente (piégeage de la lumière) sont particulièrement intéressants pour les applications photovoltaïques. Pour exploiter la possibilité de diffuser la lumière visible par l&#39;intermédiaire des structures et des morphologies modulés à une échelle comparable à la longueur d&#39;onde de la lumière (par exemple, 300-1000 nm), un bon contrôle sur lala morphologie des films et sur des architectures de cluster de montage est nécessaire. En particulier, nous décrivons comment régler la morphologie et la structure des films AZO. AZO compact déposés à basse pression (2 Pa d&#39;oxygène) et à la température ambiante est caractérisé par une faible résistivité (4,5 x 10 ohms-cm -4) et transparence à la lumière visible (&gt; 90%) qui est en concurrence avec AZO déposés à des températures élevées, alors que AZO structures hiérarchiques sont obtenues par ablation à des pressions supérieures à 2 O 100 Pa. Ces structures en affichant une capacité de diffusion de lumière solide facteur de trouble avec jusqu&#39;à 80% et plus 22,23.

<table border="1"><tbody><tr><td> Nom de réactif / Matériel </td><td> Entreprise </td><td> Numéro de catalogue </td></tr><tr><td> Laser pulsé </td><td> Continuum-Quantronix </td><td> Powerlite 8010 </td></tr><tr><td> Wattmètre </td><td> Cohérent </td><td> À FieldMaxII </td></tr><tr><td> Ion Gun </td><td> Mantis Dep </td><td> RFMax60 </td></tr><tr><td> Régulateur de débit massique </td><td> Mks </td><td> 2179 ° </td></tr><tr><td> Microbalance à cristal de quartz </td><td> Infcon </td><td> XTC / 2 </td></tr><tr><td> Gaz de fond </td><td> Rivoira-Praxair </td><td> 5.0 oxygène </td></tr><tr><td> Cible </td><td> Kurt Lesker </td><td> (Fait sur demande) </td></tr><tr><td> Isopropanol </td><td> Sigma Aldrich </td><td> 190 764-2L </td></tr><tr><td> Compteur source </td><td> Keithley </td><td> K2400 </td></tr><tr><td> Magnet Kit </td><td> Ecopia </td><td> 0,55 T-Kit </td></tr><tr><td> Spectrophotomètre </td><td> PerkinElmer </td><td> Lambda 1050 </td></tr></tbody></table>

fabrication of nano-engineered transparent conducting oxides by pulsed laser deposition

Laser Deposition nanoseconde pulsé (PLD) en présence d&#39;un gaz de fond permet le dépôt d&#39;oxydes métalliques dont la morphologie, la structure accordable, la densité et la stoechiométrie par un bon contrôle de la dynamique du plasma de l&#39;expansion du panache. Une telle polyvalence peut être exploitée pour produire des films nanostructurés à partir nanoporeux compact et dense pour caractérisée par un ensemble hiérarchique de nano-clusters. En particulier, nous décrivons la méthodologie détaillée pour fabriquer deux types de base de ZnO dopé Al-(AZO) films comme électrodes transparentes dans des dispositifs photovoltaïques: 1) à basse pression O 2, les films compacts avec une conductivité électrique et à proximité de la transparence optique de l&#39;état de l&#39;art oxydes transparents conducteurs (TCO) peuvent être déposés à la température ambiante, pour être compatible avec les matériaux sensibles à la chaleur tels que les polymères utilisés dans le photovoltaïque organique (OPV), 2) très lumineux de diffusion des structures hiérarchiques qui ressemble à une forêt de nano-arbres sont produitsuced à des pressions plus élevées. Ces structures montrent facteur de Haze élevée (&gt; 80%) et peuvent être exploitées pour accroître la capacité de piégeage de la lumière. Le procédé ici décrit pour les films azoïques peuvent être appliquées à d&#39;autres oxydes métalliques présentant un intérêt pour des applications technologiques tels que TiO 2, Al 2 O 3, WO 3 et 4 Ag O 4.

Le dépôt de AZO par PLD sous atmosphère d&#39;oxygène produit compacts films transparents conducteurs à la pression basse du gaz de fond (soit 2 Pa) et mésoporeux la forêt comme des structures constituées par des groupes hiérarchiquement assemblés à des pressions élevées (soit 160 Pa). Le matériau est constitué par des domaines dont la taille est nanocristallines maximale (30 nm) à 22 Pa 2. En raison de collisions entre les espèces ablation et le...

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

Nous décrivons la méthode expérimentale pour déposer des films minces nanostructurés oxyde par dépôt laser nanoseconde pulsé (PLD) en présence d&#39;un gaz de fond. En utilisant cette méthode d&#39;Al-dopés ZnO (AZO) des films, de la compacte à hiérarchiquement structuré comme nano-arbres des forêts, peuvent être déposés.

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