Name: niobium oxide films deposited by reactive sputtering: effect of oxygen flow rate
Uploaded: 2019-09-28T14:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Niobium Oxide Films Deposited by Reactive Sputtering: Effect of Oxygen Flow Rate at JoVE.com

Het werk werd gesteund door Fundação de Amparo à pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP), Centro de Desenvolvimento de materiais Cerâmicos (CDMF-FAPESP nº 2013/07296-2, 2017/11072-3, 2013/09963-6 en 2017/18916-2). Speciale dank aan professor Máximo Siu Li voor PL-metingen.

1. etsen en schoonmaken van de ondergrond
<ol><li>Met behulp van een glassnijsysteem, vorm 2,5 x 2,5 cm substraten van fluoride dun oxide (FTO).</li>
	<li>Bescherm een deel van het substraat oppervlak met een thermische tape en laat 0,5 cm aan de ene kant bloot.</li>
	<li>Stort een kleine hoeveelheid zinkpoeder (genoeg om het te bestrijken gebied te bedekken) op de top van het blootgestelde FTO en drop geconcentreerd zoutzuur (HCl) op het zinkpoeder langzaam totdat al het zinkpoeder wordt verbruikt door de reactie. Spo...

<ol>
	<li>Wasa, K., Kitabatake, M., Adachi, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Thin film materials technology : sputtering of compound materials. , (2004).</li><li>Kelly, P. J., Arnell, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetron+sputtering:+A+review+of+recent+developments+and+applications.">Magnetron sputtering: A review of recent developments and applications.</a> Vacuum. 56, 159-172 (2000).</li><li>Chen, W. -. C., Peng, C. Y., Chang, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Heteroepitaxial+growth+of+TiN+film+on+MgO+(100)+by+reactive+magnetron+sputtering.">Heteroepitaxial growth of TiN film on MgO (100) by reactive magnetron sputtering.</a> Nanoscale Research Letters. 9, 551 (2014).</li><li>Guo, Q. X., 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=Heteroepitaxial+growth+of+gallium+nitride+on+(+1+1+1+)+GaAs+substrates+by+radio+frequency+magnetron+sputtering.">Heteroepitaxial growth of gallium nitride on ( 1 1 1 ) GaAs substrates by radio frequency magnetron sputtering.</a> Journal of Crystal Growth. 239, 1079-1083 (2002).</li><li>Berg, S., Nyberg, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fundamental+understanding+and+modeling+of+reactive+sputtering+processes.">Fundamental understanding and modeling of reactive sputtering processes.</a> Thin Solid films. (476), 215-230 (2005).</li><li>Wong, M. S., Sproul, W. D., Chu, X., Barnett, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reactive+magnetron+sputter+deposition+of+niobium+nitride+films.">Reactive magnetron sputter deposition of niobium nitride films.</a> Journal Vacuum Science &amp; Technology A: Vacuum, Surfaces and Films. 11, 1528-1533 (2002).</li><li>Zoita, C. N., Braic, L., Kiss, A., Braic, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+NbC+coatings+deposited+by+magnetron+sputtering+method.">Characterization of NbC coatings deposited by magnetron sputtering method.</a> Surface and Coatings Technology. 204, 2002-2005 (2010).</li><li>Nico, C., Monteiro, T., Gra&#231;a, M. P. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Niobium+oxides+and+niobates+physical+properties:+Review+and+prospects.">Niobium oxides and niobates physical properties: Review and prospects.</a> Progress in Materials Science. 80, 1-37 (2016).</li><li>Aegerter, M. A., Schmitt, M., Guo, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sol-gel+niobium+pentoxide+coatings:+Applications+to+photovoltaic+energy+conversion+and+electrochromism.">Sol-gel niobium pentoxide coatings: Applications to photovoltaic energy conversion and electrochromism.</a> International Journal of Photoenergy. 4, 1-10 (2002).</li><li>Fernandes, S. L., 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=Hysteresis+dependence+on+CH3NH3PbI3+deposition+method+in+perovskite+solar+cells.">Hysteresis dependence on CH3NH3PbI3 deposition method in perovskite solar cells.</a> Proceedings of SPIE - International Society for Optics and Photonics. 9936, 9936 (2016).</li><li>Fernandes, S. L., 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=Nb2O5hole+blocking+layer+for+hysteresis-free+perovskite+solar+cells.">Nb2O5hole blocking layer for hysteresis-free perovskite solar cells.</a> Materials Letters. 181, 103-107 (2016).</li><li>Hamada, K., Murakami, N., Tsubota, T., Ohno, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Solution-processed+amorphous+niobium+oxide+as+a+novel+electron+collection+layer+for+inverted+polymer+solar+cells.">Solution-processed amorphous niobium oxide as a novel electron collection layer for inverted polymer solar cells.</a> Chemical Physics Letters. 586, 81-84 (2013).</li><li>Aegerter, M. a. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sol-gel+niobium+pentoxide:+A+promising+material+for+electrochromic+coatings,+batteries,+nanocrystalline+solar+cells+and+catalysis.">Sol-gel niobium pentoxide: A promising material for electrochromic coatings, batteries, nanocrystalline solar cells and catalysis.</a> Solar Energy Materials and Solar Cells. 68, 401-422 (2001).</li><li>Rani, R. A., Zoolfakar, A. S., O'Mullane, A. P., Austin, M. W., Kalantar-Zadeh, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thin+films+and+nanostructures+of+niobium+pentoxide:+fundamental+properties,+synthesis+methods+and+applications.">Thin films and nanostructures of niobium pentoxide: fundamental properties, synthesis methods and applications.</a> Journal Materials Chemistry A. 2, 15683-15703 (2014).</li><li>Foroughi-Abari, A., Cadien, K. 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,+structure+and+properties+of+sputtered+niobium+oxide+thin+films.">Growth, structure and properties of sputtered niobium oxide thin films.</a> Thin Solid Films. 519, 3068-3073 (2011).</li><li>Numata, 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=Nb-doped+amorphous+titanium+oxide+compact+layer+for+formamidinium-based+high+efficiency+perovskite+solar+cells+by+low-temperature+fabrication.">Nb-doped amorphous titanium oxide compact layer for formamidinium-based high efficiency perovskite solar cells by low-temperature fabrication.</a> Journal Materials Chemistry A. 6, 9583-9591 (2018).</li><li>Gra&#231;a, M. P. F., Meireles, A., Nico, C., Valente, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nb2O5+nanosize+powders+prepared+by+sol-gel+-+Structure,+morphology+and+dielectric+properties.">Nb2O5 nanosize powders prepared by sol-gel - Structure, morphology and dielectric properties.</a> Journal of Alloys and Compounds. 553, 177-182 (2013).</li><li>Kogo, A., Numata, Y., Ikegami, M., Miyasaka, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nb+2+O+5+Blocking+Layer+for+High+Open-circuit+Voltage+Perovskite+Solar+Cells.">Nb 2 O 5 Blocking Layer for High Open-circuit Voltage Perovskite Solar Cells.</a> Chemistry Letters. 44, 829-830 (2015).</li><li>Ueno, S., Fujihara, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+an+Nb2O5+nanolayer+coating+on+ZnO+electrodes+in+dye-sensitized+solar+cells.">Effect of an Nb2O5 nanolayer coating on ZnO electrodes in dye-sensitized solar cells.</a> Electrochimica Acta. 56, 2906-2913 (2011).</li><li>Fernandes, S. L., 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=Exploring+the+Properties+of+Niobium+Oxide+Films+for+Electron+Transport+Layers+in+Perovskite+Solar+Cells.">Exploring the Properties of Niobium Oxide Films for Electron Transport Layers in Perovskite Solar Cells.</a> Frontiers in Chemistry. 7, 1-9 (2019).</li><li>Shirani, A., 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=Tribologically+enhanced+self-healing+of+niobium+oxide+surfaces.">Tribologically enhanced self-healing of niobium oxide surfaces.</a> Surface and Coatings Technology. 364, 273-278 (2014).</li><li>Yan, 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=Nb2O5/TiO2+heterojunctions:+Synthesis+strategy+and+photocatalytic+activity.">Nb2O5/TiO2 heterojunctions: Synthesis strategy and photocatalytic activity.</a> Applied Catalysis B: Environmental. 152 (1), 280-288 (2014).</li></ol>

De niobium oxide films bereid in dit werk werd gebruikt als elektronen transportlaag in perovskietmodule zonnecellen. Het belangrijkste kenmerk dat nodig is voor een elektronen transportlaag is het voorkomen van recombinatie, het blokkeren van gaten en het overbrengen van efficiënte elektronen.
In dit opzicht is het gebruik van reactieve sputterende techniek voordelig omdat het dichte en compacte films produceert. Ook, zoals reeds vermeld, in vergelijking met Sol-gel, anodisatie, hydrothermis...

De sputterende techniek wordt veel gebruikt voor het storten van films van hoge kwaliteit. De belangrijkste toepassing is in de halfgeleiderindustrie, hoewel het ook wordt gebruikt in oppervlaktecoating voor verbetering in mechanische eigenschappen, en reflecterende lagen1. Het belangrijkste voordeel van sputteren is de mogelijkheid om verschillende materialen te deponeren over verschillende ondergronden; de goede reproduceerbaarheid en controle over de depositie parameters. De sputterende techniek maakt de afzetting van homogene films mogelijk, met een goede hechting over grote gebieden en tegen lage kosten in vergelijking met andere Afzettings methoden zoals chemische damp afzetting (CVD), moleculaire straal epitaxy (MBE) en atomaire-laag depositie (ALD) 1,2. Algemeen, halfgeleider films afgezet door sputteren zijn amorf of poly kristallijne, echter, er zijn enkele rapporten over epitaxiale groei door sputteren3,4. Niettemin, het sputterende proces is zeer complex en het bereik van de parameter is breed5, dus om te bereiken van hoge kwaliteit films, een goed begrip van het proces en parameter optimalisatie is nodig voor elk materiaal.
Er zijn verschillende artikelen die rapporteren over de afzetting van niobium oxide films door sputteren, evenals niobium Nitride6 en niobium Carbide7. Onder nb-oxiden, niobium fosforzuuranhydride (nb2O5) is een transparant, lucht-stabiel en water-onoplosbaar materiaal dat uitgebreide polymorfisme vertoont. Het is een n-type halfgeleider met band spleet waarden variërend van 3,1 tot 5,3 EV, waardoor deze oxiden een breed scala aan toepassingen8,9,10,11,12,13 ,14,15,16,17,18,19. NB2O5 heeft veel aandacht gekregen als een veelbelovend materiaal om te worden gebruikt in perovskietmodule zonnecellen vanwege de vergelijkbare elektron injectie-efficiëntie en betere chemische stabiliteit in vergelijking met titaniumdioxide (Tio2). Bovendien kan de band gap van nb2O5 de open-circuit spanning (VOC) van de cellen14verbeteren.
In dit werk, nb2O5 werd afgezet door reactieve sputteren onder verschillende zuurstof stroomsnelheden. Bij lage zuurstof stroomsnelheden werd de geleiding van de films verhoogd zonder gebruik te maken van doping, wat onzuiverheden op het systeem introduceert. Deze films werden gebruikt als elektronen transportlaag in perovskietmodule zonnecellen die de prestaties van deze cellen verbeterden. Er werd vastgesteld dat het verminderen van de hoeveelheid zuurstof de vorming van zuurstof vacatures induceert, wat de geleiding van de films die leidt tot zonnecellen met een betere efficiëntie verhoogt.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>2-propanol</td>
			<td>Merck</td>
			<td>67-63-0</td>
			<td>solvent with maximum of 0.005% H2O</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4-tert-butylpyridine</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>3978-81-2</td>
			<td>chemical with 96% purity</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>acetonitrile</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>75-05-8</td>
			<td>anhydrous solvent , 99.8% purity</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>bis(trifluoromethane)sulfonimide lithium salt</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>90076-65-6</td>
			<td>chemical with &#8805;99.95% purity</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>chlorobenzene</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>108-90-7</td>
			<td>anhydrous solvent , 99.8% purity</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ethanol</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>200-578-6</td>
			<td>solvent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fluorine doped tin oxide (SnO2:F) glass substrate</td>
			<td>Solaronix</td>
			<td>TCO22-7/LI</td>
			<td>substrate to deposit films</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Kaptom tape</td>
			<td>Usinainfo</td>
			<td>04227</td>
			<td>thermal tape used to cover the substrates</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Kurt J Lesker magnetron sputtering system</td>
			<td>Kurt J Lesker</td>
			<td>------</td>
			<td>Sputtering equipment used to deposit compact films</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lead (II) iodide</td>
			<td>Alfa Aesar</td>
			<td>10101-63-0</td>
			<td>PbI2 salt- 99.998% purity</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>methylammonium iodide</td>
			<td>Dyesol</td>
			<td>14965-49-2</td>
			<td>CH3NH3I salt</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N2,N2,N2&#8242;,N2&#8242;,N7,N7,N7&#8242;,N7&#8242;-octakis (4-methoxyphenyl)-9,9&#8242;-spirobi [9H-fluorene]-2,2&#8242;,7,7&#8242;-tetramine</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>207739-72-8</td>
			<td>Spiro-OMeTAD salt, 99% purity</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Niobium target of 3&#8221;</td>
			<td>CBMM- Brazilian Metallurgy and Mining Company</td>
			<td>------</td>
			<td>niobium sputtering target used in the sputtering system</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>N-N dimethylformamide</td>
			<td>Merck</td>
			<td>68-12-2</td>
			<td>solvent with maximum of 0.003% H2O</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TiO2 paste</td>
			<td>Dyesol</td>
			<td>DSL 30NR-D</td>
			<td>titanium dioxide paste</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>tris(2-(1H-pyrazol-1-yl)-4-tert-butylpyridine)cobalt(III) tri[bis(trifluoromethane)sulfonimide]</td>
			<td>Dyesol</td>
			<td>329768935</td>
			<td>FK 209 Co(III) TFSL salt</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

niobium oxide films deposited by reactive sputtering: effect of oxygen flow rate

Reactieve sputteren is een veelzijdige techniek die wordt gebruikt om compacte films te vormen met een uitstekende homogeniteit. Bovendien, het maakt eenvoudige controle over depositie parameters zoals gasstroom snelheid die resulteert in veranderingen op de samenstelling en dus in de film vereiste eigenschappen. In dit rapport wordt reactieve sputteren gebruikt om niobium oxide films te storten. Een niobium doel wordt gebruikt als metaal bron en verschillende zuurstof stroom tarieven om niobium oxide films te storten. Het zuurstof debiet is veranderd van 3 naar 10 SCCM. De films afgezet onder lage zuurstof stroomsnelheden vertonen een hogere elektrische geleiding en bieden betere perovskietmodule zonnecellen bij gebruik als elektronen transportlaag.

In het sputterende systeem wordt de depositie snelheid sterk beïnvloed door de zuurstof stroomsnelheid. De depositie snelheid daalt wanneer de zuurstoftoevoer wordt verhoogd. Gezien de huidige omstandigheden van het beoogde gebied gebruikt en plasma vermogen, wordt opgemerkt dat van 3 aan 4 SCCM er een expressieve afname van de depositie snelheid, echter, wanneer de zuurstof wordt verhoogd van 4 naar 10 SCCM het wordt minder uitgesproken. In het regime van 3 SCCM is de depositie snelheid 1,1 nm/s, die abrupt daalt tot 0...

Watch this Scientific Journal Video about Niobium Oxide Films Deposited by Reactive Sputtering: Effect of Oxygen Flow Rate at JoVE.com

Niobium Oxide Films Deposited by Reactive Sputtering: Effect of Oxygen Flow Rate

Hier presenteren we een protocol voor niobium oxide films afzetting door reactieve sputteren met verschillende zuurstof stroomsnelheden voor gebruik als een elektron transportlaag in perovskietmodule zonnecellen.

Niobium oxide films afgezet door reactieve sputtering: effect van zuurstof debiet

Reactive sputtering is a versatile technique used to form compact films with excellent homogeneity. In addition, it allows easy control over deposition ...

In de reactieve sputtertechniek is het mogelijk om een fijne controle te hebben over de parameters die het mogelijk maakt om niobiumoxiderook te deponeren met verschillende stochiometer en voorkeur. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is de afzetting van homogene dampen met een goede hechting over grote gebieden en tegen lage kosten en lage productiehinder. Het is belangrijk om aandacht te besteden aan elke stap en om niet overslaan.Het realiseren van hoe om te gaan met apparatuur en de uiteindelijke verschijning van de dampen helpt om een goede depositie te bereiken. Begin met het beschermen van het substraatoppervlak met een thermische tape, waardoor 0,5 cm van één kant wordt blootgesteld. Stort voldoende zinkpoeder om het gebied te dekken dat op de bovenkant van het blootgestelde fluoridedunneoxide moet worden geëtst.Laat vervolgens langzaam geconcentreerd zoutzuur vallen totdat al het zinkpoeder door de reactie wordt verbruikt. Was het substraat onmiddellijk met het geïoniseerde water. Verwijder de tape.En sonicate het substraat met zeep gedurende 15 minuten, gevolgd door twee keer in water, aceton, en isopropanol alcohol. Na het bevestigen van het substraat door een metalen schaduwmasker, plaats het substraat in de sputterkamer. Na het afdichten van de kamer, start de monteur pomp, en zet de turbo moleculaire pomp.Wanneer het vacuüm vijf keer 10 tot de negatieve vijf torr bereikt, opent u het waterkoelersysteem en schakelt u het substraatverwarmingssysteem in. Stel de temperatuur in op 500 graden Celsius en verhoog elke vijf minuten 100 graden Celsius totdat deze de gewenste waarde bereikt. Stel de argon op 40 SCCM, en de zuurstof op drie standaard kubieke centimeter per minuut.Introduceer argon in de kamer. En zet de druk op vijf keer 10 op de negatieve drie torr, en de radiofrequentie op 120 watt. Zet de radiofrequentie aan.Gebruik de impedantie matching box om de frequentie af te stemmen als dat nodig is. Als het plasma niet start, verhoogt u de druk langzaam totdat het twee keer 10 tot de negatieve twee torr bereikt. Met behulp van een poortklep die kan worden geopend of gesloten om de pompsnelheid te veranderen om de druk in te stellen.Houd het plasma gedurende 10 minuten op 120 watt om het Niobium-doel schoon te maken en elke oxidelaag in het oppervlak te verwijderen. Na stabilisatie, introduceren Zuurstof in de kamer, stel de RF-vermogen op 240 watt, en open het substraat sluiter. Start de depositie en stel de depositietijd in, om een uiteindelijke dikte van 100 nanometer te bereiken.Zodra de depositie is voltooid, sluit u de sluiter, schakelt u de radiofrequentie uit, sluit u de gassen en verlaagt u de temperatuur van het substraat. Als de temperatuur van het substraat kamertemperatuur bereikt, voert u lucht in om de omgevingsdruk opnieuw vast te stellen voordat u de kamer opent en het substraat verwijdert. Voor de bouw van zonnecellen, bescherm beide zijden van het substraat met een stuk tape en gebruik een spin coater op 4,000 rotaties per minuut gedurende 30 seconden om een mesoporeuze titaniumdioxide laag op de niobium oxide laag te deponeren.Plaats vervolgens het substraat in de oven volgens de aangegeven opwarmingsvolgorde. Wanneer de oven kamertemperatuur bereikt, gebruik de spin coater om twee lagen van de loodjodide deponeren in de titaniumdioxide laag op 6,000 rotaties per minuut gedurende 90 seconden. Het substraat op een hete plaat of 70 graden Celsius gedurende 10 minuten na elke depositie.Laat na de warmtebehandeling 300 milliliter methylammoniumjodideoplossing op de loodjodidelagen zakken en wacht 20 seconden voordat u gedurende 30 seconden draait op 4.000 rotaties per minuut. Plaats aan het einde van de spin het substraat 10 minuten op een hete plaat bij 100 graden Celsius, voordat u spiro OMetTAD-oplossing bovenop de perovskietlaag in de spincoater gedurende 30 seconden deponeert. Bewaar vervolgens de films 's nachts in de lucht om Spiro OMetTAD te oxideren.De volgende ochtend, kras de perovskiet film om de FTO bloot te leggen. Gebruik een schaduwmasker om goudcontact in een verdampermachine te deponeren met een snelheid van 0,2 angstroms per seconde totdat de dikte vijf nanometer bereikt, voordat de snelheid wordt verhoogd tot één angstrom per seconde om 17 nanometer goudcontact te verkrijgen. Dan is de cel klaar om getest te worden.In het sputteren systeem, de depositie snelheid wordt sterk beïnvloed door de zuurstofstroom, afnemen wanneer de zuurstofstroom toeneemt. Bijvoorbeeld, van drie naar vier SCCM, is er een expressieve daling van de depositie. Wanneer de zuurstof wordt verhoogd, van vier tot 10 SCCM nochtans wordt het depositietarief minder uitgesproken.De gevormde niobiumoxidefase is afhankelijk van de zuurstofstroomsnelheid en voor stromen van minder dan drie SCCM niobiumdioxide is de belangrijkste fase gevormd. Voor stromen gelijk aan of hoger dan 3,5 SCCM is het zuurstofvolume te hoog om niobiumdioxide te genereren. In plaats daarvan niobium pentoxide wordt waargenomen als de belangrijkste fase.Elektronenmicroscopie beelden tonen de nano metrische bolvormige deeltjes van de films afgezet op drie punt vijf, vier en 10 SCCM. De film die bij drie SCCM wordt afgezet, onthult daarentegen bladvormige deeltjes. De films die door reactief sputteren in verschillende zuurstofstroomtarieven worden gedeponeerd tonen verschillende elektroeigenschappen aan.De geleidbaarheid van de films neemt toe wanneer drie SCCM van zuurstof wordt gebruikt. Wanneer de zuurstofstroom wordt verhoogd tot drie punt vijf, vier of 10 SCCM, wordt een afname van de geleidbaarheid waargenomen. De prestaties van perovskiet zonnecellen hangt ook af van het gebruikte niobiumoxide.Als een cel gemaakt met elektronentransport lagen afgezet op drie punt vijf SCCM heeft de beste prestaties met de hoogste kortsluiting stroom. Vergeet niet om te controleren of alle parameters correct zijn ingesteld voordat u begint met de depositie van niobiumoxidefolies. De Niobium oxiden films kunnen ook de oorzaak zijn dat het uitstellen van chemische oplossingen.Het metaal staat echter niet toe dat verschillende stoichiometrie wordt afgezet. Is de ontwikkeling van onderdelen die analyseert hoe de geleidbaarheid van Niobium oxide dampen de prestaties van de perovskiet zonnecellen beïnvloedt. Wees voorzichtig bij het gebruik van de chemische stoffen voor de perovskietdepositie en zorg ervoor dat u alle veiligheidsregels van het laboratorium volgt.

Research

JoVE Journal

Chemistry

Atomically Defined Templates for Epitaxial Growth of Complex Oxide Thin Films

Atomair gedefinieerde templates voor epitaxiale groei van complexe oxide deklagen

Atomically defined substrate surfaces are prerequisite for the epitaxial growth of complex oxide thin films. In this protocol, two approaches to obtain ...

Fabrication of Large-area Free-standing Ultrathin Polymer Films

Fabricage van Groot-area Vrijstaande Ultradunne Polymer Films

This procedure describes a method for the fabrication of large-area and ultrathin free-standing polymer films.  Typically, ultrathin films are prepared ...

Unraveling Entropic Rate Acceleration Induced by Solvent Dynamics in Membrane Enzymes

Ontrafelen Entropic Rate Versnelling geïnduceerd door Solvent Dynamiek in Membrane Enzymen

Enzyme catalysis evolved in an aqueous environment. The influence of solvent dynamics on catalysis is, however, currently poorly understood and usually ...

Cooling Rate Dependent Ellipsometry Measurements to Determine the Dynamics of Thin Glassy Films

Koeling Rate Afhankelijk Ellipsometrie Metingen aan de dynamiek van Thin Films glazige Bepaal

This report aims to fully describe the experimental technique of using ellipsometry for cooling rate dependent Tg (CR-Tg) experiments. These measurements ...

Preparation of Macroporous Epitaxial Quartz Films on Silicon by Chemical Solution Deposition

Voorbereiding van Macroporeuze Epitaxiale Quartz Films on Silicon door chemische oplossing Deposition

This work describes the detailed protocol for preparing piezoelectric macroporous epitaxial quartz films on silicon(100) substrates. This is a three-step ...

Dissolution Dynamic Nuclear Polarization Instrumentation for Real-time Enzymatic Reaction Rate Measurements by NMR

Ontbinding Dynamic Nuclear Polarisatie Instrumentatie voor Real-time enzymatische reactie snelheidsmetingen door NMR

The main limitation of NMR-based investigations is low sensitivity. This prompts for long acquisition times, thus preventing real-time NMR measurements of ...

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

Aerosol-bijgewoonde Chemical Vapor Deposition van metaaloxide structuren: zinkoxide staven

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

Reactive Vapor Deposition of Conjugated Polymer Films on Arbitrary Substrates

Reactieve Vapor Deposition van geconjugeerd polymeerlagen op willekeurige substraten

We demonstrate a method of conformally coating conjugated polymers on arbitrary substrates using a custom-designed, low-pressure reaction chamber. ...

Solvothermal Synthesis of MIL-96 and UiO-66-NH2 on Atomic Layer Deposited Metal Oxide Coatings on Fiber Mats

Solvothermal Synthesis of MIL-96 and UiO-66-NH2 on Atomic Layer Deposited Metal Oxide Coatings on Fiber Mats

Solvothermal synthese van MIL-96 en UiO-66-NH2 op atomische laag gestort metaaloxide Coatings op Fiber matten

Metal-organic frameworks (MOFs), which contain reactive metal clusters and organic ligands allowing for large porosities and surface areas, have proven ...

U2O5 Film Preparation via UO2 Deposition by Direct Current Sputtering and Successive Oxidation and Reduction with Atomic Oxygen and Atomic Hydrogen

U2O5 Film Preparation via UO2 Deposition by Direct Current Sputtering and Successive Oxidation and Reduction with Atomic Oxygen and Atomic Hydrogen

U2O5 Film voorbereiding via UO2 afzetting door gelijkstroom sputteren en opeenvolgende oxidatie en reductie met atomaire zuurstof en waterstof atoom

We describe a method to produce U2O5 films in situ using the Labstation, a modular machine developed at JRC Karlsruhe. The Labstation, an essential part ...