Name: niobium oxide films deposited by reactive sputtering: effect of oxygen flow rate
Uploaded: 2019-09-28T14:30:00
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Die Arbeiten wurden unterstützt von Fundaéo de Amparo , Pesquisa do Estado de Sao Paulo (FAPESP), Centro de Desenvolvimento de Materiais Cer'micos (CDMF- FAPESP No 2013/07296-2, 2017/11072-3, 2013/09963-6 und 2017/18916-2). Besonderer Dank geht an Professor M'ximo Siu Li für PL-Messungen.

1. Ätzen und Reinigen des Substrats
<ol><li>Mit einem Glasschneidsystem 2,5 x 2,5 cm Substrate fluoriddünnoxid (FTO) bilden.</li>
	<li>Schützen Sie einen Teil der Substratoberfläche mit einem Thermoband, das 0,5 cm von einer Seite freigelegt.</li>
	<li>Legen Sie eine kleine Menge Zinkpulver (genug, um die zu ätzende Fläche zu bedecken) auf der Oberseite des exponierten FTO ab und lassen Sie konzentrierte Salzsäure (HCl) langsam auf das Zinkpulver fallen, bis das gesamte Zinkpulver durch die Reaktion verbraucht w...

<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>

Die in dieser Arbeit hergestellten Nioboxidfolien wurden als Elektronentransportschicht in Perowskit-Solarzellen verwendet. Die wichtigste Eigenschaft, die für eine Elektronentransportschicht erforderlich ist, ist die Vermeidung von Rekombinationen, blockenden Löchern und die effiziente Übertragung von Elektronen.
In dieser Hinsicht ist der Einsatz von reaktiver Sputtertechnik vorteilhaft, da sie dichte und kompakte Folien produziert. Auch, wie bereits erwähnt, im Vergleich zu Sol-Gel, Elo...

Die Sputtertechnik wird häufig verwendet, um hochwertige Filme zu hinterlegen. Seine Hauptanwendung ist in der Halbleiterindustrie, obwohl es auch in der Oberflächenbeschichtung zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften verwendet wird, und reflektierende Schichten1. Der Hauptvorteil des Sputterns ist die Möglichkeit, verschiedene Materialien über verschiedene Substrate zu deponieren; die gute Reproduzierbarkeit und Kontrolle über die Abscheidungsparameter. Die Sputtertechnik ermöglicht die Abscheidung homogener Folien mit guter Haftung über große Flächen und kostengünstig im Vergleich zu anderen Abscheidungsmethoden wie chemischer Dampfabscheidung (CVD), Molekularstrahlepitaxie (MBE) und Atomschichtabscheidung (ALD) 1,2. Üblicherweise sind Halbleiterfolien, die durch Sputtern abgelagert werden, amorph oder polykristallin, jedoch gibt es einige Berichte über das epitaxiale Wachstum durch Sputtern3,4. Dennoch ist der Sputterprozess sehr komplex und der Bereich des Parameters ist breit5, so dass, um qualitativ hochwertige Folien zu erreichen, ein gutes Verständnis des Prozesses und Parameteroptimierung für jedes Material notwendig ist.
Es gibt mehrere Artikel, die über die Ablagerung von Nioboxid-Filmen durch Sputtern sowie Niobnitrid6 und Niobcarbid7berichten. Unter den Nb-Oxiden ist Niobpentoxid (Nb2O5) ein transparentes, luftstabiles und wasserunlösliches Material, das einen umfangreichen Polymorphismus aufweist. Es ist ein n-Typ Halbleiter mit Band-Lücke Werte von 3,1 bis 5,3 eV, so dass diese Oxide eine breite Palette von Anwendungen8,9,10,11,12,13 ,14,15,16,17,18,19. Nb2O5 hat aufgrund seiner vergleichbaren Elektroneninjektionseffizienz und besseren chemischen Stabilität im Vergleich zu Titandioxid (TiO2) als vielversprechendes Material für den Einsatz in Perowskit-Solarzellen große Aufmerksamkeit erregt. Darüber hinaus könnte der Bandabstand von Nb2O5 die Leerlaufspannung (Voc) der Zellen14verbessern.
In dieser Arbeit wurde Nb2O5 durch reaktives Sputtern unter unterschiedlichen Sauerstoffdurchflussraten abgelagert. Bei niedrigen Sauerstoffdurchflussraten wurde die Leitfähigkeit der Filme ohne Doping erhöht, was Verunreinigungen auf dem System einführt. Diese Filme wurden als Elektronentransportschicht in Perowskit-Solarzellen verwendet, um die Leistung dieser Zellen zu verbessern. Es wurde festgestellt, dass die Verringerung der Sauerstoffmenge die Bildung von Sauerstoffleerständen induziert, was die Leitfähigkeit der Filme erhöht, die zu Solarzellen mit besserer Effizienz führen.

<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

Reaktives Sputtern ist eine vielseitige Technik zur Herstellung von Kompaktfolien mit ausgezeichneter Homogenität. Darüber hinaus ermöglicht es eine einfache Steuerung von Abscheidungsparametern wie Gasdurchfluss, was zu Veränderungen der Zusammensetzung und damit der filmerforderlichen Eigenschaften führt. In diesem Bericht wird reaktives Sputtern verwendet, um Nioboxid-Filme abzulagern. Ein Niobziel wird als Metallquelle und unterschiedliche Sauerstoffdurchflussraten verwendet, um Nioboxid-Filme abzulagern. Die Sauerstoffdurchflussrate wurde von 3 auf 10 sccm geändert. Die unter niedrigen Sauerstoffdurchflussraten abgelagerten Folien zeigen eine höhere elektrische Leitfähigkeit und bieten bessere Perowskit-Solarzellen, wenn sie als Elektronentransportschicht verwendet werden.

Im Sputtersystem wird die Abscheidungsrate stark durch die Sauerstoffdurchflussrate beeinflusst. Die Abscheidungsrate sinkt, wenn der Sauerstofffluss erhöht wird. Unter Berücksichtigung der gegenwärtigen Bedingungen des verwendeten Zielbereichs und der Plasmaleistung wird beobachtet, dass es von 3 auf 4 sccm eine ausdrucksstarke Abnahme der Abscheidungsrate gibt, jedoch, wenn der Sauerstoff von 4 auf 10 sccm erhöht wird, wird er weniger ausgeprägt. Im Regime von 3 sccm beträgt die Abscheidungsrate 1,1 nm/s und sink...

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

Hier stellen wir ein Protokoll zur Nioboxid-Filmabscheidung durch reaktives Sputtern mit unterschiedlichen Sauerstoffdurchflussraten zur Verwendung als Elektronentransportschicht in Perowskit-Solarzellen vor.

Nioboxid-Filme, die durch reaktives Sputtern abgelagert werden: Wirkung des Sauerstoffdurchflusses

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

In der reaktiven Sputtertechnik ist es möglich, eine feine Kontrolle der Parameter zu haben, die es ermöglicht, Nioboxid-Rauch mit verschiedenen Stochiometern und Vorlieben abzulagern. Der Hauptvorteil dieser Technik ist die Ablagerung homogener Dämpfe mit guter Haftung über große Flächen und zu niedrigen Kosten und geringen Produktionshindernissen. Es ist wichtig, auf jeden Schritt zu achten und keine zu überspringen.Die Erkenntnis, wie man mit Geräten umgeht und das endgültige Auftreten der Dämpfe hilft, eine gute Ablagerung zu erreichen. Beginnen Sie mit dem Schutz der Substratoberfläche mit einem Thermoband, so dass 0,5 cm von einer Seite freigelegt werden. Legen Sie genügend Zinkpulver ab, um die Fläche abzudecken, die auf der Oberseite des exponierten Fluorid-Dünnoxids geätzt werden soll.Dann langsam fallen konzentrierte Salzsäure, bis das gesamte Zinkpulver durch die Reaktion verbraucht wird. Waschen Sie das Substrat sofort mit dem ionisierten Wasser. Entfernen Sie das Band.Und beschallen Sie das Substrat mit Seife für 15 Minuten, gefolgt von zwei Mal in Wasser, Aceton und Isopropanol Alkohol. Nach der Fixierung des Substrats durch eine Metallschattenmaske das Substrat in die Sputternkammer legen. Nach dem Abdichten der Kammer starten Sie die mechanische Pumpe und schalten Sie die Turbomolekularpumpe ein.Wenn das Vakuum fünfmal 10 bis zum negativen Fünftorr erreicht, öffnen Sie das Wasserkühlersystem und schalten Sie das Substratheizungssystem ein. Stellen Sie die Temperatur auf 500 Grad Celsius ein und erhöhen Sie alle fünf Minuten 100 Grad Celsius, bis sie den gewünschten Wert erreicht. Stellen Sie den Argon auf 40 SCCM und den Sauerstoff auf drei Standard-Kubikzentimeter pro Minute ein.Einführen Sie Argon in die Kammer. Und stellen Sie den Druck auf fünf mal 10 auf die negative drei Torr, und die Radiofrequenz auf 120 Watt. Schalten Sie die Hochfrequenz ein.Verwenden der Impedanz-Matching-Box, um die Frequenz nach Bedarf zu stimmen. Wenn das Plasma nicht beginnt, erhöhen Sie den Druck langsam, bis es zwei Mal 10 bis zum negativen zwei Torr erreicht. Verwenden eines Torventils, das geöffnet oder geschlossen werden kann, um die Pumprate zu ändern, um den Druck einzustellen.Halten Sie das Plasma 10 Minuten lang bei 120 Watt, um das Niobziel zu reinigen und jede in seiner Oberfläche vorhandene Oxidschicht zu entfernen. Nach der Stabilisierung Sauerstoff in die Kammer einführen, stellen Sie die HF-Leistung auf 240 Watt ein und öffnen Sie den Substratverschluss. Starten Sie die Abscheidung und legen Sie die Abscheidungszeit fest, um eine Enddicke von 100 Nanometern zu erreichen.Sobald die Abscheidung abgeschlossen ist, schließen Sie den Verschluss, schalten Sie die Hochfrequenz aus, schließen Sie die Gase und verringern Sie die Substrattemperatur. Wenn die Substrattemperatur die Raumtemperatur erreicht, führen Sie Luft ein, um den Umgebungsdruck wieder herzustellen, bevor Sie die Kammer öffnen und das Substrat entfernen. Für den Bau von Solarzellen, schützen Sie beide Seiten des Substrats mit einem Stück Klebeband und verwenden Sie einen Spincoater mit 4.000 Umdrehungen pro Minute für 30 Sekunden, um eine mesoporöse Titandioxidschicht auf die Nioboxidschicht zu legen.Dann legen Sie das Substrat in den Ofen entsprechend der angegebenen Erwärmungsreihenfolge. Wenn der Ofen Raumtemperatur erreicht, verwenden Sie den Spincoater, um zwei Schichten des Bleijodids bei 6.000 Umdrehungen pro Minute für 90 Sekunden in die Titandioxidschicht zu legen. Das Substrat nach jeder Ablagerung 10 Minuten auf eine Kochplatte oder 70 Grad Celsius legen.Nach der Wärmebehandlung 300 Milliliter Methylammoniumjodidlösung auf die Bleijodidschichten fallen lassen und 20 Sekunden warten, bevor sie 30 Sekunden lang bei 4 000 Umdrehungen pro Minute drehen. Am Ende der Drehung legen Sie das Substrat auf eine Kochplatte für 10 Minuten bei 100 Grad Celsius, bevor Sie Spiro OMetTAD Lösung auf der Perowskitschicht in der Spin-Coater bei 4 000 Umdrehungen pro Minute für 30 Sekunden ablagern. Dann lagern Sie die Filme in Desiccator in der Luft über Nacht spiro OMetTAD zu oxidieren.Am nächsten Morgen kratzen Sie den Perowskitfilm, um die FTO zu entlarven. Verwenden Sie eine Schattenmaske, um Goldkontakt in einer Verdampfermaschine mit einer Rate von 0,2 Angstroms pro Sekunde zu hinterlegen, bis die Dicke fünf Nanometer erreicht, bevor sie die Rate auf ein Angstrom pro Sekunde erhöht, um 17 Nanometer Goldkontakt zu erhalten. Dann kann die Zelle getestet werden.Im Sputtersystem wird die Abscheidungsrate stark durch die Sauerstoffdurchflussrate beeinflusst, die abnimmt, wenn der Sauerstofffluss steigt. Beispielsweise gibt es von drei auf vier SCCM eine ausdrucksstarke Abnahme der Abscheidungsrate. Wenn der Sauerstoff erhöht wird, von vier auf 10 SCCM jedoch die Abscheidungsrate wird weniger ausgeprägt.Die gebildete Nioboxidphase ist abhängig von der Sauerstoffdurchflussrate, und bei Strömen von weniger als drei SCCM-Niobdioxid ist die Hauptphase gebildet. Bei Strömen, die gleich oder höher als 3,5 SCCM sind, ist das Sauerstoffvolumen zu hoch, um Niobdioxid zu erzeugen. Stattdessen wird Niobpentoxid als Hauptphase beobachtet.Elektronenmikroskopische Bilder zeigen die nanometrischen kugelförmigen Partikel der Filme, die sich an drei Punktfünf, vier und 10 SCCM ablagern. Im Gegensatz dazu zeigt der an drei SCCM abgelagerte Film blechförmige Partikel. Die durch reaktives Sputtern in unterschiedlichen Sauerstoffdurchflussraten abgelagerten Folien zeigen unterschiedliche elektrische Eigenschaften.Die Leitfähigkeit der Filme erhöht sich, wenn drei SCCM Sauerstoff verwendet werden. Wenn die Sauerstoffdurchflussrate auf drei Punkt fünf, vier oder zehn SCCM erhöht wird, wird eine Abnahme der Leitfähigkeit beobachtet. Die Leistung von Perowskit-Solarzellen hängt auch vom verwendeten Nioboxid ab.Als Zelle mit Elektronentransportschichten an drei Punkten abgelagert fünf SCCM hat die beste Leistung mit dem höchsten Kurzschlussstrom. Denken Sie daran, zu überprüfen, ob alle Parameter richtig eingestellt sind, bevor Sie mit der Ablagerung von Nioboxidfilmen beginnen. Die Nioboxidfolien können auch die Ursache sein, die chemische Lösungen abschrecken.Das Metall erlaubt jedoch nicht die Ablagerung verschiedener Stoichiometrie. Ist die Entwicklung von Teilen, die analysiert, wie die Leitfähigkeit von Nioboxid-Dämpfe numerisch die Leistung der Perowskit-Solarzellen beeinflusst. Achten Sie bei der Verwendung der Chemikalien für die Perowskitablagerung und achten Sie darauf, alle Laborsicherheitsregeln zu befolgen.

Research

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