Name: Herstellung von transparenten leitenden Oxide durch Pulsed Laser Deposition Nano-engineered (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-02-27T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 27 s
Description: Erfahren Sie die Herstellung von AZO-Dünnschichten mittels Pulsed Laser Deposition für photovoltaische Anwendungen. Diese Methode ermöglicht die präzise Steuerung von Morphologie und optischen Eigenschaften durch variablen Hintergrundgasdruck.

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Ein. Untergrundvorbereitung <ol><li> Cut 1 cm x 1 cm aus Siliziumsubstraten einem Si-Wafer, ist Silicon gut für SEM Charakterisierung (Draufsicht und Querschnitt). </li><li> Cut 1 cm x 1 cm Glas (Kalk-Natron-, 1 mm dick), ist Glas optimal für optische und elektrische Charakterisierung. </li><li> Wenn Kontakte auf Glassubstraten benötigt werden, können Au Kontakten im Vakuum unter Verwendung einer Maske verdampft werden. Kaution 10 nm Cr als Zwischenschicht zur Haftung von Au, Kaution 50 nm Au verbessern. </li><li> Cut 1 cm x 1 cm Polymerprobe (zB Ethylentetrafluorethylen, ETFE). </li><li> Reinigen Sie die Substrate durch Ultraschallbehandlung in Isopropanol für 5-10 min und spülen in Isopropanol, trocken mit einem N 2-Strom. </li></ol> 2. Laser Alignment und Auswahl der Laser-Parameter <ol><li> Warm-up der Nd: YAG-Laser und wählen IV harmonische Emission (266 nm Wellenlänge) mit einem vierten harmonischen Generator (FHG), bestehend aus zwei second harmonische Generatoren (SHG) in Kaskade. </li><li> Montieren Sie eine 2 Gew.%. Al 2 O 3:. ZnO kreisförmigen Target (2 &quot;Durchmesser) auf dem Ziel-Manipulator Richten Sie den Laserpunkt in der Mitte des Ziels, starten Target Rotation und Translation und die maximale vertikale Bereich Prüfen, ob der Laserpunkt nie berührt die externe. Stahlring verwendet werden, um das Ziel zu fixieren. Das Ziel mit einer Rotations-Translationsbewegung zu gleichmäßigen Abtrag der gesamten Zielfläche bewegt haben. </li><li> Wählen Repetitionsrate (z. B. 10 Hz) und Pulsenergie (zB 75 mJ). Passen Pulsenergie und Monitor-Laser Stabilität durch einen Leistungsmesser. </li><li> Bewegen der Fokussierlinse zu einer ausgewählten Position und mit einem Stück empfindlichen Papier an dem Ziel, um die Punktgröße zu messen. Für jede Position der Fokussierlinse Feuer 1-5 Laserschüsse auf dem Papier. Wähle einen Linsenpositionssensor, ein Laserfluenz von etwa 1 J / cm 2 aufweisen. </li></ol> 3. Einrichten PLD eind Auswahl der Deposition Parameter <ol><li> Ausrichtung der Substratposition <ol><li> Einbinden einer kreisförmigen Papierblatt etwa 2 &quot;Durchmesser als Substrat zur Ausrichtung Tests. </li><li> Bewegen des Substrathalters zu einem Ziel-zu-Substrat-Abstand d TS = 50 mm. </li><li> Starten Abpumpen der Kammer mit Primär-und Turbomolekularpumpen, bis das Vakuum Niveau erreicht 10 -2 Pa </li><li> Wählen Sie einen Gasart (dh Sauerstoff) und stellen Saugvermögen und Gasfluss, um die richtige Gasdruck (siehe Abschnitte 4 und 5). Passen xy-Position des Substrats Manipulator außeraxialen bezüglich des Plume Mitte zu gleichmäßige Filmdicke über eine kreisförmige Korona erhalten. </li><li> Starten Ablation durch Entfernen der Strahl-Stopper / Leistungsmesser. Wenn das Ziel neu ist oder wenn es längere Zeit nicht verwendet wird, ist dieser Pre-Ablation notwendig, um das Ziel zu reinigen. </li><li> Stoppen Ablation, wenn eine Anzahlung auf den pape gesehen werden kannr Blick von einem Ansichtsfenster. </li></ol></li><li> Bestimmung der Plasmawolke Länge <ol><li> Folgen Sie den Schritten 3.1.1. bis 3.1.5, während der Ablation Aufnahmen mit einer Digitalkamera mit 0,5 - 1 sec. Akkumulationszeit die Mittelung über verschiedene Plasma Federn. </li><li> Messen Sie den sichtbaren Plasmawolke Länge von den Bildern unter d TS als Referenz (siehe Abbildung 3). </li></ol></li><li> Kalibrierung der Filmdicke <ol><li> Bewegen Sie das Substrat weit vom Ziel (dh 100 mm und mehr) und bewegen Sie den Quartz Micro-Balance (QCM) in einem Abstand gleich d TS aus dem Ziel. </li><li> Kaution 1000 Laserschüsse (dh 1 &#39;40&#39;&#39;) und messen die aufgebrachte Masse Wert, dann bewegen Sie den QCM entfernt. </li><li> Montieren Sie ein Si-Substrat, wie in 1.1. </li><li> Abscheiden einer Testprobe (zB 18.000 Laserschüsse, dh 30 &#39;) und verwenden Querschnittsansicht SEM-Bilder zu calibrate die Abscheidungsgeschwindigkeit (nm / Impuls). </li></ol></li></ol> 4. Ablagerung von Nanoengineered AZO Films <ol><li> Montieren Sie die Substrate, wie in Abschnitt 1 auf dem Probenhalter Manipulator mit Klebeband vorbereitet. </li><li> Befolgen Sie die Schritte 3.1.2 - 3.1.3. </li><li> Starten Substratrotation. </li><li> Abscheidung von kompakten Folien AZO <ol><li> Einschalten der Ionenkanone und Set-Ionen Energie bei 100 eV, RF-Leistung bei 75 bis 100 W und Ar-Gas auf 20 sccm Fluss (der Druck im Bereich von 10 -2 Pa-Bereich). Saubere Substrate mit Ar + Ionenkanone für 5-10 min. Nach der Reinigungsbehandlung schließen Gaseinlaß und Abpumpen der Kammer auf Argon entfernen. </li><li> Legen Sauerstoff und stellen Saugvermögen und Gasfluss bis 2 Pa Sauerstoff. </li><li> starten Ablation und Kaution für 18.000 Aufnahmen (30 &#39;). Während der Ablation prüfen, ob die Fahne Länge ist die gleiche wie in Schritt 3,2 ermittelt. </li><li> Stop-Ablation, in der Nähe gals Einlass, Abpumpen der Kammer. </li></ol></li><li> Deposition von hierarchisch strukturierten AZO Filmen <ol><li> Legen Sauerstoff und stellen Saugvermögen und Gasfluss zu 160 Pa Sauerstoff. </li><li> starten Ablation und Kaution für 18.000 Aufnahmen (30 &#39;). Während der Ablation prüfen, ob die Fahne Länge ist die gleiche wie in Schritt 3,2 ermittelt. </li><li> Stop-Ablation, in der Nähe Gaseinlass, Abpumpen der Kammer. </li></ol></li><li> Entlüften Sie die Kammer und entfernen Proben </li></ol> 5. Elektrische und Optische Charakterisierung <ol><li> Messung der In-Plane-Transporteigenschaften Verwendung Vier-Sonden-Techniken (dh Van der Pauw Methode). Siehe Abbildung 4 für eine Regelung der Kontakte. Typische Werte der Sonde Strom sind in der 1 uA bis 10 mA-Bereich. Die Messungen über einen Abtastbereich verringert bis 0,7 cm x 0,7 cm, um eine bessere Dickengleichmäßigkeit (ca. 5%) zu gewährleisten, durchgeführt wird. </li><li> Messen Sie die optical Durchlässigkeit der Probe und von den blanken Untergrund. Korrigieren der Spektren für das Substrat Beitrag durch Setzen auf 1 die Intensität an der Glas / Folie-Schnittstelle. Für eine präzise Korrektur Verfahren sicherstellen, dass die Probe mit dem Glassubstrat gegenüber der einfallenden Strahls angeordnet ist. Ermitteln der für sichtbares Licht transparent durch Berechnen der durchschnittlichen Durchlässigkeit im 400-700 nm-Bereich. Verwenden eines 150 mm Durchmesser Ulbrichtkugel, um die gestreute Bruchteil des Lichts zu messen, das Haze Faktor durch Teilen des gestreuten Anteil des insgesamt durchgelassenen Lichtes (dh gestreut und nach vorne übertragen) berechnet werden kann, siehe 5. </li></ol>

<ol><li><a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Pulsed+Laser+Deposition+of+Thin+Films%22">Pulsed Laser Deposition of Thin Films</a>. Chrisey, D. B., Hubler, G. K. , John Wiley & Sons. New York. (1994).</li>
<li>Lowndes, D. H., Geohegan, D. B., Puretzky, A. A., Norton, D. P., Rouleau, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+of+novel+thin-film+materials+by+pulsed+laser+deposition%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Synthesis of novel thin-film materials by pulsed laser deposition.</a> Science. 273, 898(1996).</li>
<li>Di Fonzo, F., Bailini, A., Russo, V., Baserga, A., Cattaneo, D., Beghi, M. G., Ossi, P. M., Casari, C. S., Li Bassi, A., Bottani, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+and+characterization+of+nanostructured+tungsten+and+tungsten+oxide+films%5BTitle%5D)+AND+%22Catalysis+Today%22%5BJournal%5D)">Synthesis and characterization of nanostructured tungsten and tungsten oxide films.</a> Catalysis Today. 116, 69-73 (2006).</li>
<li>Casari, C. S., Foglio, S., Passoni, M., Siviero, F., Bottani, C. E., Li Bassi, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Energetic+regimes+and+growth+mechanisms+of+pulsed+laser+deposited+Pd+clusters+on+Au%28111%29+investigated+by+in+situ+Scanning+Tunneling+Microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+B%22%5BJournal%5D)">Energetic regimes and growth mechanisms of pulsed laser deposited Pd clusters on Au(111) investigated by in situ Scanning Tunneling Microscopy.</a> Physical Review B. 84 (111), 155441(2011).</li>
<li>Cattaneo, D., Foglio, S., Casari, C. S., Li Bassi, A., Passoni, M., Bottani, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Different+W+cluster+deposition+regimes+in+pulsed+laser+ablation+observed+by+in+situ+Scanning+Tunneling+Microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Surface+Science%22%5BJournal%5D)">Different W cluster deposition regimes in pulsed laser ablation observed by in situ Scanning Tunneling Microscopy.</a> Surface Science. 601, 1892-1897 (2007).</li>
<li>Bailini, A., Di Fonzo, F., Fusi, M., Casari, C. S., Li Bassi, A., Russo, V., Baserga, A., Bottani, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pulsed+laser+deposition+of+tungsten+and+tungsten+oxide+thin+films+with+tailored+structure+at+the+nano-+and+mesoscale%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Surface+Science%22%5BJournal%5D)">Pulsed laser deposition of tungsten and tungsten oxide thin films with tailored structure at the nano- and mesoscale.</a> Applied Surface Science. 253, 8130-8135 (2007).</li>
<li>Fusi, M., Russo, V., Casari, C. S., Li Bassi, A., A,, Bottani, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Titanium+oxide+nanostructured+films+by+reactive+pulsed+laser+deposition%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Surface+Science%22%5BJournal%5D)">Titanium oxide nanostructured films by reactive pulsed laser deposition.</a> Applied Surface Science. 255 (10), 5334-5337 (2009).</li>
<li>Dellasega, D., Facibeni, A., Fonzo, F. D. i, Russo, V., Conti, C., Ducati, C., Casari, C. S., Li Bassi, A., Bottani, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanostructured+High+Valence+Silver+Oxide+Produced+by+Pulsed+laser+Deposition%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Surface+Science%22%5BJournal%5D)">Nanostructured High Valence Silver Oxide Produced by Pulsed laser Deposition.</a> Applied Surface Science. 255 (10), 5248-5251 (2009).</li>
<li>Di Fonzo, F., Tonini, D., Li Bassi, A., Casari, C. S., Beghi, M. G., Bottani, C. E., Gastaldi, D., Vena, P., Contro, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Growth+regimes+in+pulsed+laser+deposition+of+alumina+films%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+A%22%5BJournal%5D)">Growth regimes in pulsed laser deposition of alumina films.</a> Applied Physics A. 93, 765-769 (2008).</li>
<li>Bailini, A., Donati, F., Zamboni, M., Russo, V., Passoni, M., Casari, C. S., Li Bassi, A., Bottani, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pulsed+Laser+Deposition+of+Bi2Te3+Thermoelectric+Films%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Surface+Science%22%5BJournal%5D)">Pulsed Laser Deposition of Bi2Te3 Thermoelectric Films.</a> Applied Surface Science. 254, 1249-1254 (2007).</li>
<li>Baserga, A., Russo, V., Fonzo, F. D. i, Bailini, A., Cattaneo, D., Casari, C. S., Li Bassi, A., Bottani, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanostructured+Tungsten+Oxide+With+Controlled+Properties%3A+Synthesis+And+Raman+Characterization%5BTitle%5D)+AND+%22Thin+Solid+Films%22%5BJournal%5D)">Nanostructured Tungsten Oxide With Controlled Properties: Synthesis And Raman Characterization.</a> Thin Solid Films. 515, 6465-6469 (2007).</li>
<li>Dellasega, D., Facibeni, A., Di Fonzo, F., Bogana, M., Polissi, A., Conti, C., Ducati, C., Casari, C. S., Li Bassi, A., Bottani, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanostructured+Ag4O4+films+with+enhanced+antibacterial+activity%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Nanostructured Ag4O4 films with enhanced antibacterial activity.</a> Nanotechnology. 19, 475602(2008).</li>
<li>Fonzo, F. D. i, Casari, C. S., Russo, V., Brunella, M. F., Li Bassi, A., Bottani, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hierarchically+organized+nanostructured+TiO2+for+photocatalysis+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Hierarchically organized nanostructured TiO2 for photocatalysis applications.</a> Nanotechnology. 20, 015604(2009).</li>
<li>Torta, F., Fusi, M., Casari, C. S., Bottani, C. E., Bachi, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Titanium+Dioxide+Coated+MALDI+plate+for+on+target+Analysis+of+Phosphopeptides%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Proteome+Research%22%5BJournal%5D)">Titanium Dioxide Coated MALDI plate for on target Analysis of Phosphopeptides.</a> Journal of Proteome Research. 8, 1932-1942 (2009).</li>
<li>Ponzoni, A., Russo, V., Bailini, A., Casari, C. S., Ferroni, M., Li Bassi, A., Migliori, A., Morandi, V., Ortolani, L., Sberveglieri, G., Bottani, C. E. Structural And Gas-Sensing Characterization Of Tungsten Oxide Nanorods And Nanoparticles. Sensors & Actuators: B. Chemical B. 153, 340-346 (2011).</li>
<li>Li Bassi, A., Bailini, A., Donati, F., Russo, V., Passoni, M., Mantegazza, A., Casari, C. S., Bottani, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thermoelectric+properties+of+Bi-Te+Films+with+controlled+structure+and+morphology%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Applied+Physics%22%5BJournal%5D)">Thermoelectric properties of Bi-Te Films with controlled structure and morphology.</a> Journal of Applied Physics. 105, 124307(2009).</li>
<li>Sauvage, F., Di Fonzo, F., Li Bassi, A., Casari, C. S., Russo, V., Divitini, G., Ducati, C., Bottani, C. E., Comte, P., Graetzel, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bio-inspired+hierarchical+TiO2+photo-anode+for+dye-sensitized+solar+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">Bio-inspired hierarchical TiO2 photo-anode for dye-sensitized solar cells.</a> Nano Letters. 10, 2562-2567 (2010).</li>
<li>Grankvist, C. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transparent+conductors+as+solar+energy+materials%3A+A+panoramic+review%5BTitle%5D)+AND+%22Solar+Energy+Materials+%26+Solar+Cells%22%5BJournal%5D)">Transparent conductors as solar energy materials: A panoramic review.</a> Solar Energy Materials & Solar Cells. 91, 1529(2007).</li>
<li>Minami, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transparent+conducting+oxide+semiconductors+for+transparent+electrodes%5BTitle%5D)+AND+%22Semicond.+Sci.+Technol%22%5BJournal%5D)">Transparent conducting oxide semiconductors for transparent electrodes.</a> Semicond. Sci. Technol. 20, S35(2005).</li>
<li>Fortunato, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transparent+Conducting+Oxides+for+Photovoltaics%5BTitle%5D)+AND+%22MRS+Bulletin%22%5BJournal%5D)">Transparent Conducting Oxides for Photovoltaics.</a> MRS Bulletin. 32, 242(2007).</li>
<li>Exarhos, G. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Discovery-based+design+of+transparent+conducting+oxide+films%5BTitle%5D)+AND+%22Thin+Solid+Films%22%5BJournal%5D)">Discovery-based design of transparent conducting oxide films.</a> Thin Solid Films. 515, 7025(2007).</li>
<li>Gondoni, P., Ghidelli, M., Fonzo, F. D. i, Russo, V., Bruno, P., Mart-Rujas, J., Bottani, C. E., Li Bassi, A., Casari, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Structural+and+functional+properties+of+Al%3AZnO+thin+films+grown+by+Pulsed+Laser+Deposition+at+room+temperature%5BTitle%5D)+AND+%22Thin+Solid+Films%22%5BJournal%5D)">Structural and functional properties of Al:ZnO thin films grown by Pulsed Laser Deposition at room temperature.</a> Thin Solid Films. 520, 4707-4711 (2012).</li>
<li>Gondoni, P., Ghidelli, M., Fonzo, F. D. i, Carminati, M., Russo, V., Li Bassi, A., Casari, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Structure-dependent+optical+and+electrical+transport+properties+of+nanostructured+Al-doped+ZnO%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Structure-dependent optical and electrical transport properties of nanostructured Al-doped ZnO.</a> Nanotechnology. 23, 365706(2012).</li>
<li>Casari, C. S., Li Bassi, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pulsed+Laser+Deposition+of+Nanostructured+Oxides%3A+from+Clusters+to+Functional+Films%5BTitle%5D)+AND+%22Advances+in+Laser+and+Optics+Research%22%5BJournal%5D)">Pulsed Laser Deposition of Nanostructured Oxides: from Clusters to Functional Films.</a> Advances in Laser and Optics Research. Arkin, W. T. 7, Nova Science Publishers Inc. 65-100 (2012).</li>
<li>Amoruso, S., Sambri, A., Vitiello, M., Wang, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plume+expansion+dynamics+during+laser+ablation+of+manganates+in+oxygen+atmosphere%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Surface+Science%22%5BJournal%5D)">Plume expansion dynamics during laser ablation of manganates in oxygen atmosphere.</a> Applied Surface Science. 252, 4712-4716 (2006).</li>
<li>Uccello, A., Dellasega, D., Perissinotto, S., Lecis, N., Passoni, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanostructured+Rhodium+Films+for+Advanced+Mirrors+Produced+by+Pulsed+Laser+Deposition%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Nuclear+Materials%22%5BJournal%5D)">Nanostructured Rhodium Films for Advanced Mirrors Produced by Pulsed Laser Deposition.</a> Journal of Nuclear Materials. , Accepted (2013).</li>
<li>Gondoni, P., Ghidelli, M., Fonzo, F. D. i, Russo, V., Bruno, P., Martí-Rujas, J., Bottani, C. E., Li Bassi, A., Casari, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Highly+Performing+Al%3AZnO+Thin+Films+grown+by+Pulsed+Laser+Deposition+at+Room+Temperature%5BTitle%5D)+AND+%22Nanoscience+and+Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Highly Performing Al:ZnO Thin Films grown by Pulsed Laser Deposition at Room Temperature.</a> Nanoscience and Nanotechnology. , Accepted (2013).</li>
</ol>

Keine Interessenskonflikte erklärt.

Die Plasma-Plume Form ist eng mit der Ablations-Verfahren verbunden, insbesondere in Gegenwart eines Gases, Überwachung der Plasmasäule durch visuelle Inspektion ist wichtig, um die Abscheidung zu steuern. Beim Aufbringen einer Metalloxidschicht durch Abtragen eines Oxid Target wird Sauerstoff benötigt, um Sauerstoff Verluste während der Ablation zu unterstützen. Bei niedrigeren Sauerstoff-Hintergrund Gasdruck, kann das abgeschiedene Material haben Sauerstoffleerstellen. Dieser Effekt wird durch Erhöhen der Gasdruck ver...

Pulsed Laser Deposition (PLD) beschäftigt Laserablation eines festen Target, das in der Bildung eines Plasmas des abgetragenen Spezies, die auf einem Substrat, um einen Film (siehe Abbildung 1) 1 wachsen abgeschieden werden kann resultiert. Interaktion mit dem Hintergrund Atmosphäre (inert oder reaktiv) kann verwendet werden, um eine homogene Cluster Keimbildung in der Gasphase (siehe Abbildung 2) 2,3 induzieren. Unsere Strategie für Material-Synthese durch PLD auf die Abstimmung der Materialeigenschaften in einem Bottom-up-Ansatz durch sorgfältige Kontrolle der Plasma-Dynamik in der PLD-Verfahren erzeugt werden. Cluster-Größe, die kinetische Energie und die Zusammensetzung kann durch eine geeignete Einstellung der Ablagerung Parameter, die Film-Wachstum und Ergebnis in morphologischen und strukturellen Veränderungen 4,5 auswirken variiert werden. Durch die Ausnutzung der hier beschriebenen Methode haben wir gezeigt, für eine Reihe von Oxiden (z. B. WO 3, Ag 4 O 4, Al 2 O 3 einnd TiO 2), die Fähigkeit, Morphologie abzustimmen, Dichte, Porosität, Grad der strukturellen Ordnung, Stöchiometrie und Phase durch Modifizieren des Materials nanoskalige Struktur 6-11. Dies erlaubt die Konstruktion von Materialien für bestimmte Anwendungen 12-16. Mit Bezug auf Photovoltaik-Anwendungen, wir nanostrukturierte TiO 2 hierarchisch nach der Montage Nanopartikel (&lt;10 nm) in einem Nano-und Mesostruktur, die ein &quot;Wald von Bäumen &#39;13 zeigt interessante Ergebnisse, wenn sie als Photoanoden in Farbstoff Solarzellen eingesetzt ähnelt (DSSC organisiert synthetisiert ) 17. Basierend auf diesen früheren Ergebnisse, die wir beschreiben das Protokoll für die Abscheidung von Al-dotierte ZnO (AZO)-Folien als transparentes leitfähiges Oxid. Transparente leitfähige Oxide (TCO) sind hoch Bandlücke (&gt; 3 eV) Materialien in Leitern durch starke Dotierung umgewandelt, Anzeigen Widerstand &lt;10 -3 Ohm-cm und mehr als 80% optische Abschaltung derttance im sichtbaren Bereich. Sie sind ein wesentlicher Bestandteil für viele Anwendungen wie Touchscreens und Solarzellen 18-21 und sie werden typischerweise durch verschiedene Techniken, wie Sputtern, Pulsed Laser Deposition, chemische Dampfabscheidung, Sprühpyrolyse und mit Lösungs-chemischen Methoden gezüchtet. Unter TCOs hat Indium-Zinn-Oxid (ITO) weithin für seine niedrige spezifische Widerstand untersucht, aber hat den Nachteil der hohen Kosten und der geringen Verfügbarkeit von Indium. Forschung bewegt sich nun in Richtung Indium-freie Systeme wie F-dotiertem SnO 2 (FTO), ZnO-Al-dotierten (AZO) und F-dotierten ZnO (FZO). Elektroden fähig ist, eine intelligente Verwaltung des einfallenden Lichts (Lichteinfang) sind besonders interessant für die Photovoltaik. Um die Möglichkeit zu streuen sichtbares Licht über Strukturen und Morphologien moduliert einer Skala vergleichbar mit der Wellenlänge des Lichts (zB 300-1000 nm), eine gute Kontrolle über die nutzenFilmmorphologie und auf Cluster-Montage Architekturen benötigt wird. Insbesondere werden wir beschreiben, wie Morphologie und Struktur von AZO Filmen einzustellen. Kompakte AZO hinterlegt bei Niederdruck (2 Pa Sauerstoff) und bei Raumtemperatur wird von niedrigem spezifischen Widerstand (4,5 x 10 -4 Ohm-cm) und sichtbarem Licht transparent (&gt; 90%), die im Wettbewerb mit AZO hinterlegt bei hohen Temperaturen ist aus, während AZO hierarchischen Strukturen werden durch Abtragen bei O 2 Drücken über 100 Pa Diese Strukturen zeigen eine starke Lichtstreuvermögen mit Dunst Faktor bis zu 80% und mehr 22,23 erhalten.

<table border="1"><tbody><tr><td> Name des Reagenz / Material </td><td> Firma </td><td> Catalog Number </td></tr><tr><td> Pulsed Laser </td><td> Continuum-Quantronix </td><td> Powerlite 8010 </td></tr><tr><td> Leistungsmesser </td><td> Kohärent </td><td> FieldMaxII-TO </td></tr><tr><td> Ion Gun </td><td> Mantis Dep </td><td> RFMax60 </td></tr><tr><td> Mass Flow Controller </td><td> Mks </td><td> 2179 ° </td></tr><tr><td> Quarzmikrowaage </td><td> Infcon </td><td> XTC / 2 </td></tr><tr><td> Hintergrund Gas </td><td> Rivoira-Praxair </td><td> 5,0 Sauerstoff </td></tr><tr><td> Ziel </td><td> Kurt Lesker </td><td> (Made auf Anfrage) </td></tr><tr><td> Isopropanol </td><td> Sigma Aldrich </td><td> 190.764-2L </td></tr><tr><td> Quelle Meter </td><td> Keithley </td><td> K2400 </td></tr><tr><td> Magnet Kit </td><td> Ecopia </td><td> 0.55T-Kit </td></tr><tr><td> Spektrophotometer </td><td> PerkinElmer </td><td> Lambda 1050 </td></tr></tbody></table>

herstellung von transparenten leitenden oxide durch pulsed laser deposition nano-engineered

Fabrication of Nano-engineered Transparent Conducting Oxides by Pulsed Laser Deposition

Nanosekunde Pulsed Laser Deposition (PLD), in Gegenwart eines Hintergrundes Gas ermöglicht die Abscheidung von Metalloxiden mit abstimmbare Morphologie, Struktur, Dichte und die Stöchiometrie durch eine geeignete Steuerung der Plasmawolke Expansionsdynamik. Diese Vielseitigkeit kann ausgenutzt werden, um Filme aus nanostrukturierten kompakt und dicht ist, um durch eine nanoporöse hierarchische Anordnung von Nanogröße Clustern dadurch herzustellen. Insbesondere beschreiben wir die detaillierte Methode zwei Typen von Al-dotierte ZnO (AZO)-Folien als transparente Elektroden in Solarzellen herzustellen: 1) bei niedrigen O 2-Druck, kompakte Folien mit elektrischer Leitfähigkeit und optische Transparenz nahe dem Stand der Technik transparente leitfähige Oxide (TCO) kann bei Raumtemperatur aufgebracht werden, um die Kompatibilität mit thermisch empfindliche Materialien wie Polymere in der organischen Photovoltaik (OPV) verwendet; 2) hoch Lichtstreuung hierarchischen Strukturen ähnlich einem Wald von nano-Bäume sind Produkteuced bei höheren Drücken. Solche Strukturen weisen eine hohe Haze-Faktor (&gt; 80%) und kann genutzt werden, um das Licht Fähigkeit zum Einfangen zu verbessern. Das Verfahren hier für AZO beschriebenen Folien können an anderen Metalloxiden, die für technische Anwendungen, wie TiO 2, Al 2 O 3, WO 3 und Ag 4 O 4 eingesetzt werden.

Die Abscheidung von AZO PLD in Sauerstoffatmosphäre produziert kompakte transparente leitfähige Filme bei niedrigen Gasdruck Hintergrund (dh 2 Pa) und mesoporösen Wald-ähnliche Strukturen, die aus hierarchisch montiert Clustern bei hohen Drücken (dh 160 Pa). Das Material wird durch nanokristalline Domänen, deren maximale Größe ist (30 nm) bei 22 2 Pa gebildet. Aufgrund von Kollisionen zwischen den abgetragenen Spezies und dem Hintergrundgas, variiert die Form und...

Wir beschreiben die experimentelle Methode nanostrukturierte Oxid Dünnschichten durch Nanosekunde Pulsed Laser Deposition (PLD) abzuscheiden in Gegenwart von einem Hintergrund Gas. Mit dieser Methode Al-dotiertem ZnO (AZO) Filmen, von kompakt bis hierarchisch nano-Baum Wälder strukturiert werden können hinterlegt.

Herstellung von transparenten leitenden Oxide durch Pulsed Laser Deposition Nano-engineered

Nanosecond Pulsed  Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas allows the deposition  of metal oxides with tunable morphology, structure, ...

Das Ziel des folgenden Experiments besteht darin, Morphologie und Struktur von aluminiumdotiertem Zinkoxid, das mittels Puls-Laser-Abscheidung für photovoltaische Anwendungen hergestellt wird, gezielt einzustellen. Dies wird erreicht, indem ein Target aus Zinkoxid und Aluminiumoxid durch Nanosekunden-Laserpulse ablatiert wird, wodurch im zweiten Schritt eine Wolke atomarer Spezies erzeugt wird, die aus dem Target ausgestoßen wird. Der Druck des Hintergrundgases während der Ablation wird kontrolliert, um den Abscheidungsprozess anzupassen.Danach werden je nach Gasdruck kompakte sowie lumineszierende oder nano-poröse, hierarchisch aufgebaute Aluminium-dotierte Zinkoxid-Filme abgeschieden, wobei Ergebnisse erzielt werden, die eine hohe Transparenz für kompakte Strukturen zeigen und gleichzeitig die Streuung bei den hierarchischen Strukturen hervorheben. Der Hauptvorteil dieser Technik liegt in der Vielseitigkeit bei der Realisierung unterschiedlicher Strukturmorphologien – von kompakten Filmen bis hin zu nanoskaligen, waldartigen Systemen. Dieses Verfahren kann zudem auf eine Vielzahl von Metallen und Oxiden angewendet werden.Diese Methode kann zur Herstellung neuartiger Materialien v

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Research

Forschung

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Engineering

Ingenieurwesen

Femtosekunden-Laser-Direkt-Schreiben wird häufig verwendet, um dreidimensionale (3D) Strukturen in Polymeren und Gläsern zu schaffen. Allerdings bleibt Strukturierung Metallen in 3D eine Herausforderung. Wir beschreiben ein Verfahren zum Herstellen Silber Nanostrukturen in einer Polymermatrix durch einen Femtosekunden-Laser bei 800 nm zentriert eingebettet.

Ein Verfahren zur Getrennt Silber Nanostrukturen in 3D Fabricate

Wir beschreiben die Verwendung von Pulsed Laser Deposition (PLD), Photolithographie und Draht-Bonding-Techniken, um komplexe Oxide Mikrometerskala Geräte zu erstellen. Die PLD wird genutzt, um epitaktischen dünnen Schichten wachsen. Photolithographie und Draht-Bonding-Techniken eingeführt, um praktische Geräte zur Messung Zwecke erstellen.

Herstellung von räumlich getrennter komplexe Oxide

Oxid-Nanostrukturen bieten neue Möglichkeiten für Wissenschaft und Technologie.  Die Grenzflächenleitfähigkeit zwischen LaAlO3 und SrTiO3 kann mit Hilfe einer konduktiven Rasterkraftmikroskopie nahezu atomare Präzision gesteuert werden.  Das Protokoll zur Erzeugung und Messung leitfähiger Nanostrukturen an LaAlO3/SrTiO3-Grenzflächen wird demonstriert.

Schreiben und Niedertemperatur-Charakterisierung von Nanostrukturen

Verschiedene Verfahren werden beschrieben, um atomar definierten Vorlagen Epitaxieausrüstung komplexer Oxiddünnschichten vorzubereiten. Chemische Behandlungen von einkristallinen SrTiO 3 (001) und DyScO 3 (110) Substrate wurden durchgeführt, um atomar glatte, Einzelterminierten Oberflächen zu erhalten. Ca 2 Nb 3 O 10 - Nanoschichten wurden verwendet, um atomar definierten Vorlagen auf beliebigen Substraten zu schaffen.

Atomar definierte Vorlagen Epitaxieausrüstung komplexer Oxide Thin Films

Dieses Protokoll beschreibt die Synthese und die Lösungsabscheidung von anorganischen Nanokristalle Schicht für Schicht-Dünnfilm-Elektronik auf nichtleitenden Oberflächen zu erzeugen. Solvent-stabilisierten Tinten können folgende nach der Abscheidung Ligandenaustausch und Sintern komplette Photovoltaik-Anlagen auf Glassubstraten durch Spin und Spritzbeschichtung erzeugen.

Die Herstellung von Voll Lösung verarbeitet Anorganische Nanokristalline Photovoltaik-Anlagen

Säulenförmigen Zinkoxid Strukturen in Form von Stäben über Aerosol-gestützte chemische Aufdampfen ohne den Einsatz der bereits hinterlegten Katalysator-Samen Partikel synthetisiert. Diese Methode ist skalierbar und kompatibel mit verschiedenen Substraten, basierend auf Silikon, Quarz oder Polymere.

Aerosol-assisted Chemical Vapor Deposition von Metall-Oxid-Strukturen: Zinkoxid-Stangen

Wir präsentieren Ihnen eine detaillierte Methode zur Herstellung von ultra-dünnen Farbfilm mit verbesserten Eigenschaften für optische Beschichtungen. Die schrägen Winkel-Ablagerung-Technik mit einem Elektron Lichtstrahl Verdampfer ermöglicht verbesserte Farbe Einstellbarkeit und Reinheit. Hergestellte Filme von Ge und Au auf Si-Substraten wurden durch Reflexion Messungen und Farbkonvertierung Informationen ausgewertet.

Herstellung von ultra-dünnen Farbfilm mit stark absorbierenden Medien mit schrägen Winkel Deposition

Wir fertigen Metall/LaAlO3/SrTiO3 Heterostrukturen mit einer Kombination aus pulsed Laser Deposition und in Situ Magnetron-Sputtern. Durch Magnetotransport und in Situ Röntgen-Photoelektronen-Spektroskopie-Experimenten untersuchen wir das Zusammenspiel von elektrostatischen und chemische Phänomene des quasi zweidimensionale Elektron Gases in diesem System gebildet.

Wachstum und elektrostatischen/chemischen Eigenschaften von Metall/LaAlO3/SrTiO3 Heterostrukturen

Die Synthese von hochwertigen Bulk und Dünnschicht (Mg0.25(1-x)CoXNi0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x)) O und (Mg0.25(1-x)Co0.25(1-x)Ni0.25(1-x)CuXZn0.25(1-x ()) O Entropie-stabilisierten Oxide vorgestellt.

Bulk- und Dünnschicht-Synthese von kompositorisch Variante Entropie-stabilisierten Oxide

Oxidmaterialien weisen viele exotische Eigenschaften auf, die durch die Abstimmung des Sauerstoffgehalts gesteuert werden können. In dieser Arbeit demonstrieren wir die Einstellung des Sauerstoffgehalts in Oxiden durch Variation der gepulsten Laserabscheidungsparameter und durch Nachglühen. Beispielsweise werden die elektronischen Eigenschaften von SrTiO-3-basierten Heterostrukturen durch Wachstumsmodifikationen und Annealing eingestellt.

Einstellen der Oxideigenschaften durch Sauerstoff-Fehlstellen-Kontrolle während des Wachstums und Glühens

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

Erfahren Sie die Herstellung von AZO-Dünnschichten mittels Pulsed Laser Deposition für photovoltaische Anwendungen. Diese Methode ermöglicht die präzise Steuerung von Morphologie und optischen Eigenschaften durch variablen Hintergrundgasdruck.

Herstellung von transparenten leitenden Oxide durch Pulsed Laser Deposition Nano-engineered

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