أفلام أكسيد النيوبيوم المودعة من قبل اخرق التفاعلية: تاثير معدل تدفق الأكسجين

هنا ، ونحن نقدم بروتوكولا ل النيوبيوم أكسيد الأفلام ترسب من قبل اخرق رد الفعل مع معدلات تدفق الأوكسجين المختلفة لاستخدامها كطبقه نقل الكترون في الخلايا الشمسية perovskite.

في تقنية sputter التفاعلية من الممكن أن يكون التحكم في الدقيقة من المعلمات التي تسمح لإيداع أبخرة أكسيد النيوبيوم مع stochiometer مختلفة وتفضيل. الميزة الرئيسية لهذه التقنية هي ترسب الأبخرة المتجانسة مع التصاق جيد على مساحات كبيرة وبتكلفة منخفضة ويعوق الإنتاج المنخفض. من المهم أن تولي اهتماما لكل خطوة وعدم تخطي أي.

تحقيق كيفية التعامل مع المعدات والمظهر النهائي للأبخرة يساعد على تحقيق ترسب جيد. تبدأ من خلال حماية سطح الركيزة مع شريط حراري، وترك 0.5 سم من جانب واحد يتعرض. قم بإيداع مسحوق زنك يكفي لتغطية المنطقة لتُنقَس على الجزء العلوي من أكسيد الفلوريد الرقيق المعرض.

ثم ببطء إسقاط حمض الهيدروكلوريك المركزة حتى يتم استهلاك كل من مسحوق الزنك من رد الفعل. غسل فورا الركيزة بالماء المتأين. قم بإزالة الشريط.

و sonicate الركيزة مع الصابون لمدة 15 دقيقة، تليها مرتين في الماء، الأسيتون، والكحول ايزبروبانول. بعد تثبيت الركيزة من خلال قناع الظل المعدني ، ضع الركيزة في غرفة التخبط. بعد ختم الغرفة، بدء ضخ ميكانيكي، وتشغيل مضخة توربو الجزيئية.

عندما يصل الفراغ خمس مرات 10 إلى التور الخمسة السلبية، وفتح نظام برودة المياه وتشغيل نظام التدفئة الركيزة. تعيين درجة الحرارة إلى 500 درجة مئوية، وزيادة 100 درجة مئوية كل خمس دقائق حتى تصل إلى القيمة المطلوبة. تعيين الأرجون إلى 40 SCCM، والأكسجين إلى ثلاثة سنتيمتر مكعب القياسية في الدقيقة الواحدة.

أدخل الأرجون إلى الغرفة. وتعيين الضغط إلى خمسة مرات 10 إلى التور الثلاثة السلبية، والتردد اللاسلكي إلى 120 واط. قم بتشغيل تردد الراديو.

استخدام مربع مطابقة المعاوقة لضبط التردد حسب الضرورة. إذا لم تبدأ البلازما، وزيادة الضغط ببطء حتى تصل إلى مرتين 10 إلى السلبية اثنين من torr. باستخدام صمام البوابة التي يمكن فتحها أو إغلاقها لتغيير معدل الضخ لضبط الضغط.

الحفاظ على البلازما في 120 واط لمدة 10 دقائق لتنظيف الهدف النيوبيوم وإزالة أي طبقة أكسيد موجودة في سطحها. بعد التثبيت، أدخل الأكسجين إلى الغرفة، واضبط قوة الترددات اللاسلكية على 240 واط، وافتح مصراع الركازة. بدء ترسب وتعيين الوقت ترسب، لتحقيق سمك النهائي من 100 نانومتر.

بمجرد اكتمال الترسب، أغلق الغالق، واطفئ تردد الراديو، واغلق الغازات، وخفّض درجة حرارة الركيزة. كما درجة حرارة الركيزة تصل إلى درجة حرارة الغرفة، أدخل الهواء لإعادة تأسيس الضغط المحيط قبل فتح الغرفة، وإزالة الركيزة. لبناء الخلايا الشمسية، وحماية كلا الجانبين من الركيزة مع قطعة من الشريط واستخدام معطف تدور في 4، 000 دوران في الدقيقة لمدة 30 ثانية لإيداع طبقة ثاني أكسيد التيتانيوم mesoporous على طبقة أكسيد النيوبيوم.

ثم ضع الركيزة في الفرن وفقا لتسلسل الاحترار المشار إليه. عندما يصل الفرن إلى درجة حرارة الغرفة، استخدم المعطف الدوراني لإيداع طبقتين من يوديد الرصاص في طبقة ثاني أكسيد التيتانيوم بمعدل 6000 دوران في الدقيقة لمدة 90 ثانية. وضع الركيزة على صفيحة ساخنة أو 70 درجة مئوية لمدة 10 دقائق بعد كل ترسب.

بعد المعالجة الحرارية، إسقاط 300 ملليلتر من محلول يوديد الميثيلامونيوم على طبقات يوديد الرصاص والانتظار 20 ثانية قبل الغزل في 4، 000 التناوب في الدقيقة لمدة 30 ثانية. في نهاية الدورة، ضع الركيزة على صفيحة ساخنة لمدة 10 دقائق عند 100 درجة مئوية، قبل إيداع محلول Spiro OMetTAD على قمة طبقة perovskite في معطف الدوران بمعدل 4، 000 دوران في الدقيقة لمدة 30 ثانية. ثم تخزين الأفلام في desiccator في الهواء بين عشية وضحاها لأكسدة سبيرو OMetTAD.

في صباح اليوم التالي ، خدش الفيلم perovskite لفضح FTO. استخدم قناع الظل لإيداع ملامسة الذهب في آلة المبخر بمعدل 0.2 angstroms في الثانية حتى يصل سمك خمسة نانومتر، قبل زيادة معدل إلى angstrom واحد في الثانية للحصول على 17 نانومتر من اتصال الذهب. ثم تكون الخلية جاهزة للاختبار.

في نظام التخبط ، يتأثر معدل الترسب بقوة بمعدل تدفق الأكسجين ، وينخفض عندما يزيد تدفق الأكسجين. على سبيل المثال، من ثلاثة إلى أربعة SCCM، هناك انخفاض معبر على معدل الترسب. عندما يزيد الأكسجين, من أربعة إلى 10 SCCM ولكن معدل الترسب يصبح أقل وضوحا.

تعتمد مرحلة أكسيد النيوبيوم المتكونة على معدل تدفق الأكسجين، وبالنسبة للتدفقات فإن أقل من ثلاثة من ثاني أكسيد النيوبيوم SCCM هو المرحلة الرئيسية التي تتشكل. وبالنسبة للتدفقات التي تساوي أو تزيد عن 3.5 SCCM، يكون حجم الأكسجين مرتفعاً جداً بحيث لا يمكن توليد ثاني أكسيد النيوبيوم. بدلا من ذلك لوحظ النيوبيوم بنتوكسيد كمرحلة رئيسية.

تُظهر صور التنظير الإلكتروني الجسيمات الكروية المترية النانوية للأفلام المودعة عند ثلاث نقاط خمسة وأربعة و10 SCCM. في المقابل، يكشف الفيلم المودع في ثلاث جسيمات على شكل ورقة. تظهر الأفلام المودعة بواسطة التخبط التفاعلي في معدلات تدفق الأكسجين المختلفة خصائص كهربائية مختلفة.

الموصلية من الأفلام يزيد عند استخدام ثلاثة SCCM من الأوكسجين. عندما يتم زيادة معدل تدفق الأوكسجين إلى ثلاث نقاط خمس أو أربع أو 10 SCCM، لوحظ انخفاض في الموصلية. أداء الخلايا الشمسية perovskite يعتمد أيضا على أكسيد النيوبيوم المستخدمة.

كخلية مصنوعة من طبقات نقل الإلكترون المودعة عند نقطة ثلاثة خمس SCCM لديه أفضل أداء مع أعلى دائرة كهربية التيار. تذكر أن تحقق من أن يتم تعيين جميع المعلمات بشكل صحيح قبل البدء في ترسب أفلام أكسيد النيوبيوم. يمكن أن تكون أفلام أكاسيد النيوبيوم هي السبب في تأجيل الحلول الكيميائية.

ومع ذلك، فإن المعدن لا يسمح بترسب مختلف stoichiometry. هو تطوير الأجزاء التي تحلل كيفية الموصلية من أكسيد النيوبيوم أبخرة يؤثر على أداء الخلايا الشمسية perovskite. احرص على استخدام المواد الكيميائية لترسب perovskite وتأكد من اتباع جميع قواعد السلامة المختبرية.