Películas de óxido de niobio depositadas por sputtering reactivo: efecto de la tasa de flujo de oxígeno

En la técnica reactiva del sputter es posible tener un control fino de los parámetros que permite depositar humo de óxido de niobio con diferentes estequiómetros y preferencias. La principal ventaja de esta técnica es la deposición de humos homogéneos con buena adherencia sobre grandes superficies y a bajo coste y bajo obstáculo de producción. Es importante prestar atención a cada paso y no omitir ninguno.

Darse cuenta de cómo manejar el equipo y la apariencia final de los humos ayuda a lograr una buena declaración. Comience protegiendo la superficie del sustrato con una cinta térmica, dejando 0,5 cm de un lado expuesto. Depositar suficiente polvo de zinc para cubrir el área a grabar en la parte superior del óxido delgado de flúor expuesto.

A continuación, deje caer lentamente el ácido clorhídrico concentrado hasta que todo el polvo de zinc sea consumido por la reacción. Lave inmediatamente el sustrato con el agua ionizada. Retire la cinta.

Y sonicar el sustrato con jabón durante 15 minutos, seguido de dos veces en agua, acetona y alcohol isopropanol. Después de fijar el sustrato a través de una máscara de sombra metálica, coloque el sustrato en la cámara de pulverización. Después de sellar la cámara, encienda la bomba mecánica y encienda la bomba molecular turbo.

Cuando el vacío alcance cinco veces 10 a los cinco torr negativos, abra el sistema de enfriador de agua y encienda el sistema de calefacción del sustrato. Ajuste la temperatura a 500 grados centígrados, aumentando 100 grados Celsius cada cinco minutos hasta que alcance el valor deseado. Establezca el argón en 40 SCCM, y el oxígeno en tres centímetros cúbicos estándar por minuto.

Introducir argón en la cámara. Y ajuste la presión a cinco por 10 a los tres torr negativos, y la frecuencia de radio a 120 vatios. Encienda la frecuencia de radio.

Usando el cuadro de coincidencia de impedancia para ajustar la frecuencia según sea necesario. Si el plasma no comienza, aumente la presión lentamente hasta que alcance dos veces 10 a los dos torr negativos. Uso de una válvula de compuerta que se puede abrir o cerrar para cambiar la velocidad de bombeo para ajustar la presión.

Mantenga el plasma a 120 vatios durante 10 minutos para limpiar el objetivo de Niobio y eliminar cualquier capa de óxido presente en su superficie. Después de la estabilización, introduzca Oxígeno en la cámara, ajuste la potencia de RF a 240 vatios y abra el obturador del sustrato. Iniciar la deposición y establecer el tiempo de deposición, para lograr un espesor final de 100 nanómetros.

Tan pronto como se complete la deposición, cierre el obturador, apague la radiofrecuencia, cierre los gases y disminuya la temperatura del sustrato. A medida que la temperatura del sustrato alcanza la temperatura ambiente, introduzca el aire para restablecer la presión ambiental antes de abrir la cámara y retirar el sustrato. Para la construcción de células solares, proteja ambos lados del sustrato con un pedazo de cinta y use una capa de centrifugado a 4.000 rotaciones por minuto durante 30 segundos para depositar una capa de dióxido de titanio mesoporosa en la capa de óxido de niobio.

A continuación, coloque el sustrato en el horno de acuerdo con la secuencia de calentamiento indicada. Cuando el horno alcance la temperatura ambiente, utilice la recubridora de centrifugado para depositar dos capas del yoduro de plomo en la capa de dióxido de titanio a 6.000 rotaciones por minuto durante 90 segundos. Colocar el sustrato sobre una placa caliente o 70 grados Celsius durante 10 minutos después de cada deposición.

Después del tratamiento térmico, deje caer 300 mililitros de solución de yoduro de metilammonio sobre las capas de yoduro de plomo y espere 20 segundos antes de girar a 4.000 rotaciones por minuto durante 30 segundos. Al final del giro, coloque el sustrato en una placa caliente durante 10 minutos a 100 grados Celsius, antes de depositar la solución Spiro OMetTAD en la parte superior de la capa de perovskita en el recubridor de centrifugado a 4.000 rotaciones por minuto durante 30 segundos. A continuación, guarde las películas en desecador en aire durante la noche para oxidar Spiro OMetTAD.

A la mañana siguiente, rasque la película de perovskita para exponer el FTO. Utilice una máscara de sombra para depositar contacto de oro en una máquina evaporadora a una velocidad de 0,2 angstroms por segundo hasta que el espesor alcance los cinco nanómetros, antes de aumentar la velocidad a un angstrom por segundo para obtener 17 nanómetros de contacto con el oro. Entonces la célula está lista para ser probada.

En el sistema de pulverización, la tasa de deposición está fuertemente influenciada por el caudal de oxígeno, disminuyendo cuando el flujo de oxígeno aumenta. Por ejemplo, de tres a cuatro SCCM, hay una disminución expresiva en la tasa de deposición. Cuando se aumenta el oxígeno, de cuatro a 10 SCCM sin embargo, la tasa de deposición se vuelve menos pronunciada.

La fase de óxido de niobio formada depende del caudal de oxígeno, y para los flujos de menos de tres SCCM dióxido de niobio es la fase principal formada. Para flujos iguales o superiores a 3.5 SCCM, el volumen de oxígeno es demasiado alto para generar dióxido de niobio. En su lugar, el piquexido de niobio se observa como la fase principal.

Las imágenes de electronmicroscopía muestran las partículas esféricas nanométricas de las películas depositadas en tres puntos cinco, cuatro y 10 SCCM. Por el contrario, la película depositada en tres SCCM revela partículas en forma de hoja. Las películas depositadas por pulverización reactiva en diferentes caudales de oxígeno demuestran diferentes propiedades eléctricas.

La conductividad de las películas aumenta cuando se utilizan tres SCCM de oxígeno. Cuando el caudal de oxígeno se aumenta a tres puntos cinco, cuatro o 10 SCCM, se observa una disminución en la conductividad. El rendimiento de las células solares de perovskita también depende del óxido de niobio utilizado.

Como una célula hecha con capas de transporte de electrones depositadas en tres puntos cinco SCCM tiene el mejor rendimiento con la corriente de cortocircuito más alta. Recuerde comprobar que todos los parámetros están configurados correctamente antes de iniciar la deposición de películas de óxido de niobio. Las películas de óxidos de niobio también pueden ser la causa que pospone las soluciones químicas.

Sin embargo, el metal no permite la deposición de diferentes estequiometría. Es el desarrollo de partes que analizan cómo la conductividad de los humos de óxido de Niobio influye en el rendimiento de las células solares de perovskita. Tenga cuidado al utilizar los productos químicos para la deposición de perovskita y asegúrese de seguir todas las reglas de seguridad del laboratorio.