Nous décrivons la méthode expérimentale pour déposer des films minces nanostructurés oxyde par dépôt laser nanoseconde pulsé (PLD) en présence d'un gaz de fond. En utilisant cette méthode d'Al-dopés ZnO (AZO) des films, de la compacte à hiérarchiquement structuré comme nano-arbres des forêts, peuvent être déposés.
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Article de méthode
Fabrication de nano-oxydes conducteurs transparents conçus par ablation laser
Dans cet article
Résumé
Résumé
Laser Deposition nanoseconde pulsé (PLD) en présence d'un gaz de fond permet le dépôt d'oxydes métalliques dont la morphologie, la structure accordable, la densité et la stoechiométrie par un bon contrôle de la dynamique du plasma de l'expansion du panache. Une telle polyvalence peut être exploitée pour produire des films nanostructurés à partir nanoporeux compact et dense pour caractérisée par un ensemble hiérarchique de nano-clusters. En particulier, nous décrivons la méthodologie détaillée pour fabriquer deux types de base de ZnO dopé Al-(AZO) films comme électrodes transparentes dans des dispositifs photovoltaïques: 1) à basse pression O 2, les films compacts avec une conductivité électrique et à proximité de la transparence optique de l'état de l'art oxydes transparents conducteurs (TCO) peuvent être déposés à la température ambiante, pour être compatible avec les matériaux sensibles à la chaleur tels que les polymères utilisés dans le photovoltaïque organique (OPV), 2) très lumineux de diffusion des structures hiérarchiques qui ressemble à une forêt de nano-arbres sont produitsuced à des pressions plus élevées. Ces structures montrent facteur de Haze élevée (> 80%) et peuvent être exploitées pour accroître la capacité de piégeage de la lumière. Le procédé ici décrit pour les films azoïques peuvent être appliquées à d'autres oxydes métalliques présentant un intérêt pour des applications technologiques tels que TiO 2, Al 2 O 3, WO 3 et 4 Ag O 4.
Introduction
Dépôt par laser pulsé (PLD) emploie ablation laser d'une cible solide qui se traduit par la formation d'un plasma d'espèces ablation qui peut être déposé sur un substrat pour faire croître une couche (voir la figure 1) 1. Interaction avec une ambiance de fond (inerte ou réactive) peut être utilisé pour provoquer la nucléation groupe homogène en phase gazeuse (voir Figure 2) 2,3. Notre stratégie pour la synthèse de matériaux par PLD est basé sur le réglage des propriétés des matériaux dans une approche bottom-up en contrôlant soigneusement la dynamique du plasma généré dans le processus de PLD. Taille....
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Protocole
1. Préparation du support
- Coupez 1 cm x 1 cm substrats de silicium à partir d'un tranche de silicium, le silicium est bon pour la caractérisation MEB (vue en plan et en coupe).
- Coupez 1 cm x 1 cm en verre (soude et de chaux, 1 mm d'épaisseur), le verre est optimale pour la caractérisation optique et électrique.
- Si les contacts sont nécessaires sur des substrats de verre, contacts or peuvent être évaporé sous vide à l'aide d'un masque. Dépôt 10 nm de Cr comme couche intermédiaire pour améliorer l'adhérence de Au, dépôt 50 nm de Au.
- Coupez 1 cm x 1 cm échantillon de polymère (par exemple l'éthylè....
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Résultats
Le dépôt de AZO par PLD sous atmosphère d'oxygène produit compacts films transparents conducteurs à la pression basse du gaz de fond (soit 2 Pa) et mésoporeux la forêt comme des structures constituées par des groupes hiérarchiquement assemblés à des pressions élevées (soit 160 Pa). Le matériau est constitué par des domaines dont la taille est nanocristallines maximale (30 nm) à 22 Pa 2.
En raison de collisions entre les espèces ablation et le gaz de fond, la .......
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Discussion
La forme du panache de plasma est étroitement liée au processus d'ablation, en particulier en présence d'un gaz; surveillance de la plume de plasma par un examen visuel est important de contrôler le dépôt. Lors du dépôt d'un oxyde métallique par ablation d'une cible d'oxyde, de l'oxygène est nécessaire pour soutenir les pertes d'oxygène pendant le processus d'ablation. A la pression en oxygène inférieure gaz de fond, le matériau déposé peut avoir des lacunes d'oxygène. Cet effet est r.......
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Déclarations de divulgation
Aucun conflit d'intérêt déclaré.
Matériaux
| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| Nom de réactif / Matériel | Entreprise | Numéro de catalogue | |
| Laser pulsé | Continuum-Quantronix | Powerlite 8010 | |
| Wattmètre | Cohérent | À FieldMaxII | |
| Ion Gun | Mantis Dep | RFMax60 | |
| Régulateur de débit massique | Mks | 2179 ° | |
| Microbalance à cristal de quartz | Infcon | XTC / 2 | |
| Gaz de fond | Rivoira-Praxair | 5.0 oxygène | |
| Cible | Kurt Lesker | (Fait sur demande) | |
| Isopropanol | Sigma Aldrich | 190 764-2L | |
| Compteur source | Keithley | K2400 | |
| Magnet Kit | Ecopia | 0,55 T-Kit | |
| Spectrophotomètre | PerkinElmer | Lambda 1050 |
Références
- Pulsed Laser Deposition of Thin Films. Chrisey, D. B., Hubler, G. K. , John Wiley & Sons. New York. (1994).
- Lowndes, D. H., Geohegan, D. B., Puretzky, A. A., Norton, D. P., Rouleau, C. M. Synthesis of novel thin-film materials by pulsed laser deposition. Science. 273, 898(1996).
- Di Fonzo, F., Bailini, A., Russo, V., Baserga, A., C....
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