تصنيع الحل بالكامل معالجتها غير العضوية النانوية الأجهزة الضوئية

الهدف العام من هذا الإجراء هو ترسيب الأغشية المغلفة بالرش والرذاذ من البلورات النانوية غير العضوية في ظل الظروف المحيطة لبناء أجهزة خلايا شمسية معالجة بالكامل بعد تبادل الترابط والتلدين. يمكن أن تساعد هذه الطريقة في الإجابة على الأسئلة الرئيسية في مجالات علوم النانو وواجهات المواد التطبيقية مثل هل يمكننا بناء إلكترونيات وظيفية من المواد غير العضوية عن طريق إعدادها على نطاق النانو حتى نتمكن من معالجة الأجهزة بأكملها من الأسفل إلى الأعلى. الميزة الرئيسية لهذه التقنية هي أنه يمكننا البدء في التفكير في رش الإلكترونيات على أسطح جديدة وغير تقليدية.

يتضمن ذلك رش مناطق كبيرة وغير منتظمة في وقت قصير بفضل الحريات الإضافية للترسيب. على الرغم من أن هذه الطريقة يمكن أن توفر نظرة ثاقبة على وجه التحديد لبناء الأجهزة الكهروضوئية ، إلا أنه يمكن تطبيقها أيضا على أنظمة أخرى مثل معالجة رش مصابيح LED والترانزستورات والمكثفات. عند تصنيع أحبار سيلينيد الكادميوم وتيلورايد الكادميوم ، اتبع بروتوكول النص حتى خطوة تخليق البيريدين.

صب المادة الطافية وإضافة 5 ملليلتر من المقطر من البيريدين و 5 ملليلتر من 1-بروبينول. بعد ذلك ، اغسل القارورة بغاز خامل وصوتنة الخليط عند 40 كيلو هرتز لمدة 30 دقيقة. من المهم أيضا تصفية الحبر من خلال مرشح حقنة PTFE ميكرون واحد وقياس تركيز الحبر عن طريق تجفيف 200 ميكرولتر.

أخيرا ، قم بتخفيف الحبر بالبيرادين و 1-بروبينول حسب الحاجة وقم بتخزين الحبر تحت غاز خامل. في قارورة إرلينماير سعة 500 ملليلتر ، اخلطي كلوريد الذهب وثلاثي الهيدرات والماء معا. بعد ذلك ، أضف بروميد رباعي الأوكتيل لامونيوم المحضر إلى الخليط الأصفر.

بعد ذلك ، أضف ligand hexanethiol. بشكل منفصل ، اخلطي بوروهيدريد الصوديوم في الماء. أضف على الفور محلول التقليل الفقاعي هذا بالتنقيط إلى قارورة التفاعل.

بعد ثلاث ساعات من التحريك ، افصل المرحلة العضوية بقمع منفصل. ثم استخدم rotovap لتقليل الحجم إلى 20 ملليلترا. اغسل الحبر الذي تم جمعه ب 50 مل من الهكسان و 200 مل من الميثانول.

ترسيب المواد الصلبة وصب السوبرنانت عديم اللون. بعد ذلك ، قم بتجفيف المواد الصلبة في الهواء وتعويضها في الكلوروفورم بمعدل 70 ملليغرام لكل ملليلتر. يعد تحضير النسب المناسبة من المواد الصلبة من قصدير الإنديوم لحبر ITO أمرا بالغ الأهمية حتى يكون هذا القطب شديد التوصيل.

فيلم الأكسيد المتكون بعد التلدين حساس للغاية للتغيرات الطفيفة في التركيزات النسبية للسلائف. للبدء ، في أنبوب بولي بروبلين سعة 50 مليلتر ، امزج بين الأملاح الصلبة من هيدرات نترات الإنديوم وثنائي هيدرات كلوريد القصدير مع 10 ملليلتر من 2-ميثوكسي إيثانول. أضف هيدروكسيد الأمونيوم إلى هذا الخليط لتخزين درجة الحموضة.

ثم اخلطي نترات الأمونيوم الصلبة لتكون بمثابة مؤكسد. قم بتوصيل الأنبوب بحجم 40 كيلو هرتز في ماء دافئ لمدة 20 إلى 60 دقيقة أو حتى يتحول الحبر من ضبابي وأبيض إلى عديم اللون وشفاف. قطع شريحة زجاجية مربعة وتنظيفها بالصوتنة ثم الإيثينول والأسيتون.

بعد ذلك ، ضع الزجاج في هيدروكسيد الصوديوم المركز لمدة دقيقة واحدة. اشطف الزجاج بالماء لفترة وجيزة ثم قم بتدوير حبر ITO عليه. بعد ذلك ، انقل الشريحة على الفور إلى لوح تسخين مضبوطة على 400 درجة مئوية.

بعد خمس دقائق ، قم بإزالته واتركه يبرد إلى درجة حرارة الغرفة على طبق خزفي. استمر في وضع حبر ITO على الشريحة حتى تصبح مقاومة الورقة أقل من 1,000 أوم كما تم قياسها بواسطة مقياس متعدد أو مسبار رباعي النقاط. أخيرا ، اغمس الفيلم لفترة وجيزة في أكوا ريجيا المخفف واشطفه بالماء المقطر.

بمجرد أن تجف ، يجب أن تكون المقاومة أقل من 500 أوم. الآن ، باستخدام شبكة مطبوعة كمرجع ، قم بترتيب شرائط من شريط السيلوفان لإخفاء الطبقات للنقش بالحمض. عند وضع الشريط ، سيتم الاحتفاظ ب ITO على الزجاج.

بدون النمط الصحيح ، لن يكون للأجهزة المساحة المطلوبة وستكون الكفاءة أو القياسات الحالية غير صحيحة. بالإضافة إلى ذلك ، يضمن الزخرفة أن الأجهزة المجاورة ليست على اتصال ببعضها البعض وهذا يتجنب تقصير الجهاز. بعد ذلك ، انقع الفيلم في أكوا ريجيا المخفف عند 60 درجة مئوية لإذابة ITO المكشوف.

بعد شطف سريع وتجفيفه بالماء ، قم بإزالة الشريط. ثم صوتنة الفيلم مع الأسيتون والإيثينول لإزالة أي بقايا شريط. الآن ، أضف نقطة اتصال لأخذ القياسات.

ضع قطرة صغيرة من الإيبوكسي الفضي على حافة كل شريط ITO على جانب واحد من مربع الركيزة. أخيرا ، سخني الركيزة على حرارة 150 درجة مئوية لمدة دقيقتين واتركيها تبرد. ابدأ بوضع الركيزة الزجاجية المزخرفة ITO على آلة طلاء تدور وتغطيتها بحبر كريستال سيلينيد الكادميوم.

اتركه يجف عند 150 درجة مئوية لمدة دقيقتين ثم اغمسه في كلوريد الأمونيوم بمحلول ميثينول يسخن إلى 60 درجة مئوية لمدة 15 ثانية. ثم اغمس الفيلم في الأيزوبروبانول. بعد ذلك ، جفف الفيلم تحت غاز خامل وقم بتسخينه عند 380 درجة مئوية لمدة 25 ثانية.

بمجرد أن يبرد ، اشطف الملح الزائد بالماء المقطر وجفف الركيزة تحت غاز خامل. كرر هذه العملية حتى يتم الوصول إلى السماكة المطلوبة. على عكس طلاء الدوران ، يحتوي طلاء الرش على فروق دقيقة في التناقضات اعتمادا على الشخص الذي يقوم بالرش.

ومع ذلك ، بعد شهور من التجربة والخطأ ، وجدنا طريقة تعمل بشكل جيد. قم بتركيب الركيزة الزجاجية ITO عموديا بشريط أو مشابك على دعامة مسطحة وصلبة. قم بتحميل 0.25 إلى مليلتر واحد من حبر الكادميوم المخفف في البخاخة التي تغذيها الجاذبية.

اضبط ضغطا أعلى للأغشية الرقيقة والناعمة. الآن ، على بعد 60 ملم من سطح الركيزة ، ابدأ في رش حبر البلورات النانوية من الركيزة ، ثم تحرك فوق الركيزة بحركات سريعة من جانب إلى جانب مع الحفاظ على تيار الرش عموديا على السطح. لدينا المزيد من التحكم في سمك الفيلم والخشونة والتشكل العام بالرش.

ومع ذلك ، نظرا لهذه الحريات المضافة ، يجب على المرء أن يراقب بعناية مسافة الرش وتركيز المحلول وضغط التسليم ومدة الترسيب لتحقيق الاتساق. استمر في إضافة طبقات من حبر البلورات النانوية حتى يتم تحقيق السماكة المطلوبة. ثم ، نمط الشريط الطبقات النشطة.

أخيرا ، يمكن رش فيلم من البلورات النانوية الذهبية على الركيزة. تم استخدام المجهر الإلكتروني الماسح لمراقبة مدى نمو الحبوب في الأغشية الملدنة. بعد ترسيب طبقة واحدة من صبغة الكادميوم والتسخين في وجود كلوريد الأمونيوم ، تم تحسين حجم الحبوب عن طريق ضبط درجة الحرارة ومدة التسخين ، وتركيز الحبر ، وضغط الرش ومدته ، أو سرعة الدوران.

عادة ما تشير الحبوب الكبيرة إلى الأجهزة ذات التيارات ذات الدائرة القصيرة الأعلى. يستخدم التحليل الطيفي للأشعة فوق البنفسجية والبصرية لتقدير حجم البلورة النانوية بناء على ارتباط ذروة الامتصاص مع تأثيرات الحبس الكمي. تم ضبط حجم البلورة عن طريق تعديل تركيز السلائف ودرجة حرارة التفاعل ومدة نظام الحبر.

تم استخدام قياس البروفيلومتر البصري لقياس سمك الفيلم وخشونته. تم استخدام هذا على طبقة واحدة من كل مادة وعلى الأجهزة المكتملة. تم أخذ أطياف الأشعة تحت الحمراء لتحويل فورييه لمراقبة انحدار تبادل الترابط أثناء معالجة كلوريد الأمونيوم ميثينول كما تم قياسه من خلال اختفاء نطاقات تمدد C-H alchol في 2 ، 924 و 2 ، 852.

تم الحصول على صفة الجهد الحالي في الظلام وتحت محاكاة واحدة ضوء الشمس من معاير جهاز محاكاة الشمسية. يتم تقديم شرح مفصل في بروتوكول النص. بعد مشاهدة هذا الفيديو ، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية رش البلورات النانوية غير العضوية التي لا تكون قابلة للذوبان عادة على ركائز غير موصلة لبناء أجهزة إلكترونية عاملة ببساطة باستخدام البخاخة والأحبار المحضرة ومصدر الحرارة.

بمجرد إتقانها ، يمكن إجراء هذه التقنية في غضون ساعة إلى ساعتين إذا تم إجراؤها بشكل صحيح. أثناء محاولة هذا الإجراء ، من المهم أن تتذكر تبريد ركائز جهازك ببطء بعد التسخين لتجنب تكسير الزجاج. لا تنس أن العمل مع المواد النانوية يمكن أن يكون خطيرا للغاية.

اتخذ دائما الاحتياطات مثل إجراء جميع عمليات الرش في غطاء الدخان أثناء ارتداء معدات الحماية الشخصية.