여기서, 우리는 페로브스카이트 태양전지에서 전자 수송층으로서 사용하기 위해 상이한 산소 유량으로 반응성 스퍼터링에 의한 산화질소 필름 증착에 대한 프로토콜을 제시한다.
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이 논문에서
요약
초록
반응성 스퍼터링은 우수한 균질성으로 컴팩트 필름을 형성하는 데 사용되는 다목적 기술입니다. 또한, 가스 유량과 같은 증착 파라미터를 쉽게 제어할 수 있어 조성및 필름 요구 특성의 변화를 초래합니다. 이 보고서에서 반응성 스퍼터링은 산화 질소 니오듐 필름을 증착하는 데 사용됩니다. 니오브 타겟은 니오브산화물 필름을 증착하기 위해 금속 공급원 및 상이한 산소 유량으로 사용된다. 산소 유량은 3 에서 10 sccm로 변경되었다. 낮은 산소 유량하에서 증착된 필름은 더 높은 전기 전도도를 보여주고 전자 수송 층으로 사용될 때 더 나은 페로브스카이트 태양 전지를 제공합니다.
서론
스퍼터링 기술은 고품질 필름을 증착하는 데 널리 사용됩니다. 그것의 주요 응용 프로그램은 반도체 산업에, 그것은 또한 기계적 특성의 개선을위한 표면 코팅에 사용되지만, 반사 층1. 스퍼터링의 주요 장점은 다른 기판에 다른 재료를 증착 할 수있는 가능성입니다; 좋은 재현성 및 증착 매개 변수에 대한 제어. 스퍼터링 기술은 화학 기증 (CVD), 분자 빔 에피택시 (MBE) 및 원자 층 증착 (ALD)과 같은 다른 증착 방법과 비교할 때 넓은 영역에 걸쳐 좋은 접착력과 저렴한 비용으로 균일 한 필름의 증착을 허용합니다. 1,2. 일반적으로 스퍼터링에 의해 증착된 반도체 필름은 비정질 또는 다결정성이지만,스퍼터링3,4에의한 에피탁탁증 성장에 대한 보고가 있다. 그럼에도 불구하고 스퍼터링 공정은 매우 복잡하고 파라미터의 범위가5이므로고품질 필름을 얻으려면 각 재료에 대해 공정 및 파라미터 최적화에 대한 좋은 이해가 필요합니다.
스퍼터링에 의한 니오비움 옥사이....
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프로토콜
1. 기판에 에칭 및 세척
- 유리 절단 시스템을 사용하여 불소 얇은 산화물 (FTO)의 2.5 x 2.5 cm 기판을 형성합니다.
- 한 쪽이 0.5cm 노출된 열 테이프로 기판 표면의 일부를 보호합니다.
- 노출 된 FTO의 상단에 소량의 아연 분말 (에칭 할 영역을 덮을 만큼)을 적착시키고 모든 아연 분말이 반응에 의해 소비 될 때까지 아연 분말에 농축 된 염산 (HCl)을 천천히 떨어 뜨립니다. 직후, 디이온화(DI) 물로 기판을 헹구어 낸다.
주의: 수소 가스는 아연과 HCl 반응에서 생성됩니다. - 테이프를 제거하고 작은 브러시를 사용하여 DI 물과 비누로 씻으십시오.
참고: 브러시는 테이프에서 일부 잔여 접착제를 제거하는 데 도움이 됩니다. - 에칭 된 기판을 비누 용액 (물에 50 %)에 두고 초음파 욕조에서 15 분 동안 보관하십시오. 이어서, DI 물(2회)에서 15분 간 초음파 처리한 다음, 아세톤에서 10분, 마지막으로 이소프로필 알코올로 10분 더 진행합니다. 질소 가스로 기판을 건조시면 됩니다.
2. 산화 니오듐 필름의 증착
- 양쪽의 0.5cm를 보호하는 섀도우 마스크를 통해 기판을 고정합니다.
참고: F....
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결과
스퍼터링 시스템에서, 증착 속도는 산소 유량에 의해 강하게 좌우된다. 산소 흐름이 증가하면 증착 속도가 감소합니다. 사용되는 표적 영역및 플라즈마 전력의 현재 상태를 고려할 때, 3~4sccm에서 증착 속도에 대한 표현적 감소가 관찰되지만, 산소가 4에서 10 sccm로 증가하면 덜 두드러진다. 3 sccm의 정권에서 증착 속도는 1.1 nm/s이며, 그림 1에서볼 수 있듯이 10 sccm에 대해 0.1 nm/s로 급격히 감소합니다.
형성된 산화니오듐 상은 산소 유량에 의존한다. 3 sccm 미만의 흐름의 경우, 이산화 니오브 (NbO2)가형성된 주요 상입니다. 3.5 sccm 보다 높은 흐름의 경우 산소 량이 NbO2를발생시키기에는 너무 높으며, 대신, Nb2O5는 본상으로 관찰된다(도2). 전.......
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토론
이 작업에서 제조된 산화니오듐 필름은 페로브스카이트 태양전지에서 전자 수송층으로 사용되었다. 전자 수송 층에 필요한 가장 중요한 특성은 재조합, 구멍 차단 및 효율적으로 전자 전달을 방지하는 것입니다.
이 점에서 반응성 스퍼터링 기술의 사용은 조밀하고 컴팩트 한 필름을 생산하기 때문에 유리하다. 또한, 이미 언급 한 바와 같이, 솔 겔, 양극 산화, 수열 및 화학 증착 합성 방법14,21,22,반응성 스퍼터링은 넓은영역을 증착하기에 가장 적합1 ,2,14. 그러나, 필름 특성에 대한 증착 파라미터의역할을 .......
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공개 사항
저자는 공개 할 것이 없다.
감사의 글
이 작품은 Fundação 드 암파로 아 페스키사 두 상파울루 (FAPESP), 센트로 드 데센볼비멘토 드 마테리아 세라미코스 (CDMF- FAPESP Nº 2013/07296-2, 2017/11072-3, 2013/09963-6 및 2017/18916-2). PL 측정을 위한 Máximo Siu Li 교수에게 특별한 감사를 드립니다.
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재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 2- 프로판올 | Merck | 67-63-0 | 용매, 최대 0.005 % H2< / sub>O |
| 4- tert- 부틸 피리딘 | 시그마 알드리치 | 3978-81-2 | 화학 물질, 96 % |
| 순도 아세토 니트릴 | 시그마 알드리치 | 75-05-8 | 무수 용매, 99.8 % 순도 |
| 비스 (트리 플루오로 메탄) 설포 아 미드 리튬 염 | 시그마 알드리치 | 90076-65-6 | &ge를 가진 화학; 99.95 % 순도 |
| chlorobenzene | 시그마 Aldrich | 108-90-7 | 무수 용매, 99.8 % 순도 |
| 에탄올 | Sigma Aldrich | 200-578-6 | 용매 |
| 불소 도핑 주석 산화물 (SnO2 : F) 유리 기판 | Solaronix | TCO22-7 / LI | 기판 기판 |
| 덮는 | |||
| 데 사용되는 Kaptom 테이프 Usinainfo 04227 열 테이프Kurt J Lesker 마그네트론 스퍼터링 시스템 | Kurt J Lesker | ------ | 스퍼터링 장비 컴팩트 필름을 증착하는 데 사용되는 장비 |
| 요오드화 납 (II) | Alfa Aesar | 10101-63-0 | PbI2 염 - 99.998% 순도 |
| 요오드화 메틸암모늄 | 염료졸 | 14965-49-2 | CH3NH3I 염 |
| N2,N2,N2′ ,N2′ ,N7,N7,N7′ ,N7′ -octakis(4-메톡시페닐)-9,9′-spirobi [9H-플루오렌]-2,2′,7,7′-tetramine | Sigma Aldrich | 207739-72-8 | Spiro-OMeTAD salt, 99% 순도 |
| 니오븀 타겟 3" | CBMM- 브라질 야금 및 광업 회사 | ------ | 니오븀 스퍼터링 타겟 스퍼터링 시스템 |
| N-N 디메틸 포름 아미드 | Merck | 68-12-2 | 용매 최대 0.003 % H2O |
| TiO2 페이스트 | 염료솔 | DSL 30NR-D | 이산화 티타늄 페이스트 |
| 트리스 (2- (1H- 피라 졸 -1- 일) -4- tert- 부틸 피리딘) 코발트 (III) 트리 [비스 ( 트리플루오로메탄)설폰아미드] | 염료 | 329768935 | FK 209 Co(III) TFSL 염 |
참고문헌
- Wasa, K., Kitabatake, M., Adachi, H. Thin film materials technology : sputtering of compound materials. , William Andrew Pub. (2004).
- Kelly, P. J., Arnell, R. D. Magnetron sputtering: A review of recent developments and applications. Vacuum. 56, 159-172 (2000).
- Chen, W. -C., P....
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재인쇄 및 허가
