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

העבודה נתמכת על ידי הפונדסאו דה Amparo à Pesquisa do Estado דה סאו פאולו (FAPESP), סנטרו de Desenvolvimento de חומריות מיקרו (CDMF-FAPESP N º 2013/07296-2, 2017/11072-3, 2013/09963-6 ו 2017/18916-2). תודות מיוחדות לפרופסור מקסימו סיו לי למדידות PL.

1. תצריב וניקוי המצע
<ol><li>באמצעות מערכת חיתוך זכוכית, טופס 2.5 x 2.5 מצעים בגודל של פלואוריד דק (FTO).</li>
	<li>הגן על חלק ממשטח המצע עם קלטת תרמית עוזב 0.5 ס מ של צד אחד חשוף.</li>
	<li>הפקדה כמות קטנה של אבקת אבץ (מספיק כדי לכסות את האזור להיות חרוט) על גבי החלק העליון של FTO חשוף ושחרר חומצה הידרוכלורית מרוכז...

<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>

הסרטים תחמוצת ניאוביום שהוכנו בעבודה זו שימש כשכבת התחבורה אלקטרון בתאי השמש פרוביסקיט. המאפיין החשוב ביותר הנדרש עבור שכבת תחבורה אלקטרון הוא למנוע שילוב מחדש, חסימת חורים והעברת אלקטרונים ביעילות.
במובן זה, השימוש בטכניקת התזה התגובתית הוא יתרון שכן הוא מפיק סרטים צפופי...

טכניקת הריסוס משמשת רבות להפקדת סרטים באיכות גבוהה. היישום העיקרי שלה הוא בתעשיית מוליך למחצה, למרות שהוא משמש גם ציפוי פני השטח לשיפור תכונות מכניות, ושכבות רפלקטיבית1. היתרון העיקרי של התזה היא האפשרות להפקיד חומרים שונים על גבי מצעים שונים; הטוב ביותר ושליטה על הפרמטרים התצהיר. טכניקת התזה מאפשרת הפקדת סרטים הומוגניות, עם הדבקה טובה על שטחים גדולים ובעלות נמוכה בהשוואה לשיטות התצהיר האחרות כגון הפקדת אדי כימית (CVD), מחלת הקרן המולקולרית (MBE) ועדות השכבה האטומית (אלד) 1,2. בדרך כלל, סרטים מוליכים למחצה שהופקדו על ידי התזה הם אמורפיים או פוליפשיים, עם זאת, ישנם דיווחים על גידול אפיציאני על ידי התזה3,4. עם זאת, תהליך התזה מורכב מאוד והטווח של הפרמטר הוא רחב5, כך שכדי להשיג סרטים באיכות גבוהה, הבנה טובה של התהליך ומיטוב הפרמטרים נחוצים עבור כל חומר.
ישנם מספר מאמרים המדווחים על התצהיר של ניאוביום הסרטים תחמוצת על ידי התזה, כמו גם ניאוביום ניטריד6 ו ניאובנום קרביד7. בין Nb-תחמוצות, ניאובנום pentoxide (Nb2O5) הוא חומר שקוף, יציב ומלא-מיים המוצגים בחומרים פולימורפיזם נרחבים. זהו מוליך למחצה n-type עם ערכי פער הלהקה החל מ 3.1 כדי 5.3 eV, נותן אלה תחמוצות מגוון רחב של יישומים8,9,10,11,12,13 ,14,15,16,17,18,19. Nb2O5 משכה תשומת לב ניכרת כחומר מבטיח לשמש פרוביסקיט תאים סולאריים בשל היעילות שלה הזרקה אלקטרון ויציבות כימית טובה יותר לעומת טיטניום דו חמצני (TiO2). בנוסף, פער הלהקה של Nb2O5 יכול לשפר את המתח במעגל הפתוח (Voc) של התאים14.
בעבודה זו, Nb2O5 הופקד על ידי התזה תגובתי תחת שיעורי זרימת חמצן שונים. בקצב של זרימת חמצן נמוכה, מוליכות הסרטים הוגדלה מבלי לעשות שימוש בסמים, אשר מציג זיהומים במערכת. סרטים אלה שימשו כשכבת התחבורה אלקטרון בתאי שמש פרוביסקיט שיפור הביצועים של תאים אלה. נמצא כי הפחתת כמות החמצן גורמת היווצרות של משרות חמצן, אשר מגדיל את המוליכות של הסרטים המובילים לתאי שמש עם יעילות טובה יותר.

<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

התזה תגובתית היא טכניקה רב-תכליתית המשמשת ליצירת סרטים קומפקטיים עם הומוגניות מצוינים. כמו-כן, היא מאפשרת שליטה קלה בפרמטרים כגון שיעור זרימת הגז, שתוצאתה שינויים בקומפוזיציה ולכן בהתאם למאפייני הסרט הנדרשים. בדו ח זה, התזה מגיב משמש להפקדת סרטי תחמוצת ניאובנום. היעד ניאוביום משמש כמקור מתכת וזרימת חמצן שונים שיעורי ההפקדה ניאוביום בסרטי תחמוצת. שיעור זרימת החמצן השתנה מ 3 עד 10 sccm. הסרטים שהופקדו תחת שיעורי זרימת חמצן נמוכה מראים מוליכות חשמלית גבוהה יותר ומספקים התאים הסולאריים טוב יותר פרוביסקיט כאשר משתמשים כשכבת התחבורה האלקטרונים.

במערכת הריסוס, שיעור התצהיר מושפע מאוד מקצב זרימת החמצן. שיעור התצהיר פוחת. כאשר זרימת החמצן מוגברת בהתחשב בתנאים הנוכחיים של אזור היעד בשימוש וכוח פלזמה, הוא ציין כי מ 3 עד 4 sccm יש ירידה הבעה על שיעור התצהיר, עם זאת, כאשר החמצן הוא גדל מ 4 כדי 10 sccm זה הופך פחות מבוטא. במשטר 3 sccm שיעור התצהיר הוא 1...

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

כאן, אנו מציגים פרוטוקול עבור ניאוביום בסרטי תחמוצת התצהיר על ידי התזה תגובתי עם שונים זרימת חמצן שיעורי לשימוש כשכבת התחבורה אלקטרון בתאי השמש פרוביסקיט.

ניאוביום אוקסיד סרטים שהופקדו על ידי התזה ראקטיבית: השפעת קצב זרימת החמצן

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

בטכניקת sputter תגובתי אפשר לקבל שליטה עדין של הפרמטרים המאפשר להפקיד אדים תחמוצת ניאוביום עם stochiometer שונה העדפה. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא התצהיר של אדים הומוגניים עם הידבקות טובה על פני שטחים גדולים בעלות נמוכה ומעכב נמוך של הייצור. חשוב לשים לב לכל שלב ולא לדלג על כל צעד.ההבנה כיצד להתמודד עם ציוד ואת המראה הסופי של האדים מסייע להשיג תצהיר טוב. התחל על ידי הגנה על משטח המצע עם סרט תרמי, משאיר 0.5 ס"מ של צד אחד חשוף. להפקיד מספיק אבקת אבץ כדי לכסות את האזור כדי להיות חרוט על החלק העליון של תחמוצת דקה פלואוריד חשוף.ואז לאט לאט טיפה חומצה הידרוכלורית מרוכזת עד שכל אבקת האבץ נצרכת על ידי התגובה. מיד לשטוף את המצע עם מים מיונים. הסר את הקלטת.ו sonicate המצע עם סבון במשך 15 דקות, ואחריו פעמיים במים, אצטון, ואלכוהול איזופרופנול. לאחר תיקון המצע באמצעות מסכת צל מתכת, מניחים את המצע לתוך התא sputtering. לאחר איטום התא, הפעל את המשאבה המכונאית והפעיל את משאבת הטורבו המולקולרית.כאשר הוואקום מגיע חמש פעמים 10 כדי טור חמש שלילי, לפתוח את מערכת מצנן המים ולהפעיל את מערכת חימום המצע. הגדר את הטמפרטורה ל 500 מעלות צלזיוס, הגדלת 100 מעלות צלזיוס כל חמש דקות עד שהוא מגיע לערך הרצוי. הגדר את הארגון ל- 40 SCCM, ואת החמצן לשלושה סנטימטרים מעוקבים סטנדרטיים לדקה.להכניס ארגון לתא. והגדר את הלחץ לחמש פעמים 10 לשלושת הטור השליליים, ותדר הרדיו ל-120 וואט. הפעל את תדר הרדיו.שימוש בתיבה התאמת בלתי מכשולים כדי לכוונן את התדר לפי הצורך. אם הפלזמה לא מתחילה, להגביר את הלחץ לאט עד שהוא מגיע פעמיים 10 כדי טור שני שלילי. באמצעות שסתום שער שניתן לפתוח או לסגור כדי לשנות את קצב השאיבה כדי להגדיר את הלחץ.שמור את הפלזמה ב 120 וואט במשך 10 דקות כדי לנקות את היעד ניאוביום ולהסיר כל שכבת תחמוצת נוכח על פני השטח שלה. לאחר הייצוב, להכניס חמצן לתא, להגדיר את כוח RF ל 240 וואט, ולפתוח את תריס המצע. התחל את התצהיר ולהגדיר את זמן התצהיר, כדי להשיג עובי סופי של 100 ננומטר.מיד עם השלמת התצהיר, סגור את התריס, כבה את תדר הרדיו, סגור את הגזים והקטן את טמפרטורת המצע. כאשר טמפרטורת המצע מגיעה לטמפרטורת החדר, הציגו אוויר כדי לבסס מחדש את לחץ הסביבה לפני פתיחת התא, והסרת המצע. לבניית תאים סולריים, יש להגן על שני צידי המצע באמצעות פיסת סרט הדבקה ולהשתמש במעיל ספין ב-4,000 סיבובים בדקה למשך 30 שניות כדי להפקיד שכבת טיטניום דו-חמצני מזופורית על שכבת תחמוצת הניוביום.לאחר מכן מניחים את המצע בתנור בהתאם לרצף ההתחממות המצוין. כאשר התנור מגיע לטמפרטורת החדר, השתמש במעיל הספין כדי להפקיד שתי שכבות של יודיד עופרת לשכבת הטיטניום הדו-חמצני ב- 6, 000 סיבובים לדקה למשך 90 שניות. מניחים את המצע על צלחת חמה או 70 מעלות צלזיוס במשך 10 דקות לאחר כל תצהיר.לאחר הטיפול בחום, זרוק 300 מיליליטר של פתרון מתילמוניום יודיד על שכבות יודיד להוביל ולחכות 20 שניות לפני ספינינג ב 4, 000 סיבובים לדקה במשך 30 שניות. בסוף הסיבוב, מניחים את המצע על צלחת חמה במשך 10 דקות ב 100 מעלות צלזיוס, לפני הפקדת פתרון Spiro OMetTAD על גבי שכבת פרוביסקיט במעיל ספין ב 4, 000 סיבובים לדקה במשך 30 שניות. לאחר מכן לאחסן את הסרטים ב desiccator באוויר לילה כדי לחמצן Spiro OMetTAD.למחרת בבוקר, לגרד את הסרט perovskite לחשוף את FTO. השתמש במסכת צל כדי להפקיד מגע זהב במכונת אידוי בקצב של 0.2 אנגסטרום לשנייה עד העובי מגיע חמישה ננומטר, לפני הגדלת הקצב לאנגסטרום אחד לשנייה כדי לקבל 17 ננומטר של מגע זהב. אז התא מוכן להיבדק.במערכת sputtering, שיעור התצהיר מושפע מאוד על ידי קצב זרימת החמצן, ירידה כאשר זרימת החמצן עולה. לדוגמה, משלושה עד ארבעה SCCM, יש ירידה אקספרסיבית בשיעור התצהיר. כאשר החמצן גדל, מארבעה עד 10 SCCM אולם שיעור התצהיר הופך להיות פחות בולט.שלב תחמוצת הניוביום שנוצר תלוי בקצב זרימת החמצן, ולזרימות של פחות משלושה דו תחמוצת ניאוביום SCCM הוא השלב העיקרי שנוצר. עבור זרימות שוות או גבוהות מ- 3.5 SCCM, נפח החמצן גבוה מכדי ליצור ניאוביום דו-חמצני. במקום זאת, ניאוביום פנטוקסיד נצפה כשלב העיקרי.תמונות אלקטרו-מיקרוסקופיה מראות את החלקיקים הכדוריים הננומטריים של הסרטים שהופקדים בשלוש נקודות חמש, ארבע ו-10 SCCM. לעומת זאת, הסרט שהופקד בשלושה SCCM חושף חלקיקים בצורת גיליון. הסרטים שהופקד על ידי sputtering תגובתי בשיעורי זרימת חמצן שונים להפגין תכונות חשמליות שונות.מוליכות הסרטים עולה כאשר נעשה שימוש בשלושה SCCM של חמצן. כאשר קצב זרימת החמצן הוא גדל לשלוש נקודה חמש, ארבע או 10 SCCM, ירידה המוליכות נצפתה. הביצועים של תאים סולריים פרוביסקיט גם תלוי תחמוצת ניאוביום בשימוש.כתא עשוי עם שכבות הובלת אלקטרונים שהופקד בשלוש נקודות חמש SCCM יש את הביצועים הטובים ביותר עם זרם קצר הגבוה ביותר. זכור לבדוק כי כל הפרמטרים מוגדרים כראוי לפני תחילת התצהיר של סרטי תחמוצת ניאוביום. סרטי תחמוצות ניאוביום יכולים גם להיות הגורם ש דוחה פתרונות כימיים.עם זאת, המתכת אינה מאפשרת תצהיר של סטואיכיומטריה שונה. הוא הפיתוח של חלקים המנתחים כיצד מוליכות אדי תחמוצת ניאוביום משפיעה על הביצועים של תאים סולריים פרוביסקיט. יש לדאוג בעת שימוש בכימיקלים עבור התצהיר perovskite הקפד לעקוב אחר כל כללי הבטיחות במעבדה.

Research

JoVE Journal

Chemistry

Atomically Defined Templates for Epitaxial Growth of Complex Oxide Thin Films

תבניות מוגדרות אטומי לEpitaxial צמיחה של תחמוצת המורכבת Thin Films

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

המצאה של שטח גדול שעמדה חופשית Ultrathin פולימריים סרטים

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

האצת entropic דרג להתיר מושרה על ידי Dynamics מרכך בממברנה אנזימים

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

קירור מדידות Ellipsometry תלויות דרג לקבוע את הדינמיקה של Thin Films המזוגג

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

הכנת Macroporous Epitaxial קוורץ סרטים על הסיליקון על ידי פתרון כימי הפקדת

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

פירוק דינמי גרעיני קיטוב Instrumentation מדידות קצב התגובה האנזימטית בזמן אמת על ידי התמ&quot;ג

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

תרסיס בסיוע בתצהיר אדים כימיים של תחמוצת מתכת מבנים: תחמוצת אבץ מוטות

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

בתצהיר אדים תגובתי של סרט פולימרי מצומדת על מצעים שרירותי

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 סינתזה של מיליון-96 ו UiO-66-NH2 בשכבה אטומי שהופקדו תחמוצת מתכת ציפוי על מחצלות סיבים

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 הסרט הכנה באמצעות התצהיר2 אז פרט להתמחות על ידי זרם ישיר Sputtering וחמצון רצופים וצמצום עם אטומי חמצן ומימן אטומי

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 ...