מאמר שיטה

המצאה של התקנים פוטו ננו אורגניים לגמרי פתרון מעובד

DOI:

10.3791/54154

⸱

8 ביולי 2016

 ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Chemistry and Biochemistry, St. Mary's College of Maryland, 2Department of Chemistry, U.S. Naval Academy, 3NSWC Indian Head EOD Technology Division, 4Electronics and Devices Division, Naval Research Laboratory

במאמר זה

סיכום

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

פרוטוקול זה מתאר את בתצהיר סינתזת פתרון של שכבת nanocrystals אורגנית אחר שכבה לייצר אלקטרוניקת סרט דקה על משטחים שאינם מוליכים. דיו מרכך מיוצב יכול לייצר התקנים פוטו מלאים על מצעי זכוכית באמצעות ציפוי ספין ומרסס בעקבות הדיאלוג ליגנד sintering שלאחר בתצהיר.

תקציר

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

אנו להדגים שיטה להכנת תאים סולריים אורגניים מעובדים במלואם פתרון מ ספין ולרסס בתצהיר ציפוי של דיו ננו. עבור שכבת בולם photoactive, CdTe קולואידים ו nanocrystals CdSe (3-5 ננומטר) מסונתזים באמצעות טכניקת הזרקה חמה אינרטי וניקה עם משקעים להסיר ריאגנטים המוצא עודפים. באופן דומה, nanocrystals זהב (3-5 ננומטר) מסונתז בתנאי סביבה ופזר בממסים אורגניים. בנוסף, פתרונות מבשרים על תחמוצת אינדיום בדיל מוליכים שקופים (איטו) סרטים ערוכים מפתרונות של מלחים אינדיום ובדיל זיווג עם מחמצן תגובתי. שכבה אחר שכבה, פתרונות אלה מופקדים על מצע זכוכית הבא חישול (200-400 מעלות צלזיוס) כדי לבנות את התא הסולארי ננו (זכוכית / איטו / CdSe / CdTe / Au). החילופי ליגנד טרום חישול נדרש עבור nanocrystals CdSe ו CdTe שבו סרטים טבולים NH 4 Cl: מתנול להחליף Liga יליד-שרשרת ארוכהnds עם אורגניים Cl קטן - אניונים. 4 NH Cl (ים) נמצא לפעול כזרז תגובת sintering (כחלופה רעילה לטיפול הקונבנציונלי CdCl 2 (s)) שיוביל לצמיחת תבואה (136 ± 39 ננומטר) במהלך חימום. העובי והחספוס של הסרטים המוכנים מאופיינים עם SEM ו profilometry האופטי. FTIR משמש כדי לקבוע את מידת חילופי ליגנד לפני sintering, ו XRD משמש כדי לאמת את crystallinity והפאזה של כל חומר. UV / Vis ספקטרה להראות גבוה הילוכים האור הנראה דרך שכבת איטו ומעבר אדום ספיגת של nanocrystals chalcogenide קדמיום לאחר חישול תרמית. עקומות נוכחית במתח של התקנים הושלמו נמדדות תחת תאורה אחד שמש מדומה. הבדלים קטנים בטכניקות בתצהיר ריאגנטים המועסקים במהלך חילופי ליגנד הוכחו להם השפעה מרחיקת לכת על מאפייני ההתקן. כאן אנו בוחנים את ההשפעות של חםקאל (סוכני sintering וחילופי ליגנד) וטיפולים פיזיים (ריכוז פתרון, בלחץ ספריי, זמן חישול חישול בטמפרטורה) על ביצועי המכשיר פוטו.

מבוא

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

בשל מאפייני המתעוררים הייחודיים שלהם, דיו ננו אורגני מצא יישומים במגוון רחב של מכשירים אלקטרוניים כולל photovoltaics, 1 -. 6 דיודות פולט אור, 7, 8 קבלים 9 וטרנזיסטורים 10 זאת בשל השילוב של אלקטרונית מעולה תכונות אופטיות של חומרים אורגניים תאימות הפתרון שלהם על הננומטרי. חומרים אורגניים גורפים הם בדרך כלל לא מסיסים ולכן מוגבלים בטמפרטורה גבוהה, תצהירי ואקום בלחץ נמוכים. עם זאת, כאשר נערך על ננו עם פגז ליגנד אורגני, ניתן לפזר חומרים אלה בממסים אורגניים והפקידו מפתרון (drop-, דולה, spin-, spray- ציפוי). והחופש הזה משטחים גדולים ובלתי סדירים מעיילים עם מכשירים אלקטרוניים מפחית את העלות של הטכנולוגיות הללו תוך הרחבת יישומי נישה אפשריות. 6, 11 p>, 12

פתרון עיבוד של קדמיום (II) טלוריד (CdTe), קדמיום (II) selenide (CdSe), קדמיום (II) גופרי (CDS) ותחמוצת אבץ (ZnO) שכבות פעילות מוליכים למחצה אורגניים הוביל התקני פוטו לכת יעילות (ƞ) עבור מתכת-CdTe צומת שוטקי CdTe / אל (ƞ = 5.15%) 13, 14 ו heterojunction תקליטורים / CdTe (ƞ = 5.73%), 15 CdSe / CdTe (ƞ = 3.02%), 16, 17 ZnO / CdTe (ƞ = 7.1 %, 12%). 18, 19 בניגוד בתצהיר ואקום של מכשירי CdTe בתפזורת, סרטים ננו אלה חייבים לעבור בתצהיר בעקבות דיאלוג ליגנד להסיר יליד בידוד הליגנדים אורגני ארוכת שרשרת אוסרות העברת אלקטרונים יעילה דרך הסרט. בנוסף, sintering CD-(S, Se, טה) חייב להתרחש במהלך החימום בנוכחות זרז מלח מתאים. לאחרונה, זה היה found כי אמוניום כלוריד רעיל (NH 4 Cl) יכול לשמש למטרה זו כתחליף כלוריד קדמיום נפוץ (II) (CdCl 2) 20 על ידי טבילת סרט ננו שהופקד NH 4 Cl:. פתרונות מתנול, תגובת החליפין ליגנד מתרחשת בו זמנית עם חשיפת זרז sintering חום מופעל NH 4 Cl. הסרטים הללו המוכנות מחוממים שכבה אחר שכבה לבנות לעובי הרצוי של שכבות פוטו-פעיל. 21

ההתפתחויות אחרונות בסרטים מוליכים שקופים (nanowires מתכת, גרפן, צינורות פחמן, תחמוצת אינדיום בדיל מעובד בעירה) ודיו ננו מוליך המתכת הובילו הייצור של אלקטרוניקה גמישה או מעוקלת הבנויה על משטחים שאינם מוליכים שרירותיים. 22, 23 במצגת זו , אנחנו מדגימים הכנה כל פתרון דיו מבשר כולל השכבות הפעילות (nanocrystals CdTe ו CdSe), את transpaלשכור ניצוח אלקטרודה תחמוצת (כלומר, תחמוצת בדיל המסומם אינדיום, איטו) ומגע המתכת האחורי לבנות תאים סולריים אורגניים הושלמו לחלוטין מתהליך פתרון. 24 כאן, אנו מדגישים את ארכיטקטורות דפוסי תרסיס התהליך ושכבת ההתקן שאינו מוליך זכוכית. פרוטוקול וידאו מפורט זה נועד לעזור לחוקרים מי הם בעיצוב תאים סולריים מעובד פתרון בניין; עם זאת, באותו הטכניקות המתוארות כאן החלות על מגוון רחב של מכשירים אלקטרוניים.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

פרוטוקול

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

הערה: אנא להתייעץ כל גיליונות נתוני בטיחות חומרים רלוונטיים (MSDS) לפני השימוש. רבים מן מבשר פתרונות ומוצרים מסוכנים או מסרטנים. שיקולים מיוחדים צריכים להיות מופנים אל ננו בשל חששות בטיחות ייחודיים שעולים לעומת עמיתיהם נפחם. ציוד מגן נכון צריך להיות משוחק (משקפי בטיחות, מגן פנים, כפפות, מעבדה מעיילת, מכנסיים ארוכים ונעליים סגורות אצבעות) בכל העת במהלך הליך זה.

1. סינתזה של דיו ננו המבשר

  1. CdSe ו CdTe דיו 18, 25
    1. במאמר תא הכפפות אווירה אינרטי, לשלב 0.24 גרם (0.0019 mol) טלור (Te) עבור CdTe (או 0.1527 גרם (0.0019 mol) סלניום (Se) עבור CdSe) אבקת עם 4.39 גרם (0.012 mol) trioctylphosphine (TOP) לתוך 5 בקבוק תחתי עגול מיליליטר (RBF).
    2. חותם הבקבוק הזה עם מחצה גומי ומסירי תא הכפפות עבור sonication (40 קילוהרץ) בבית (C 60 °) מחומםבאמבט מים עד שכל טה המוצק או Se נמס (כ -20 דקות). מניחים בצד 5 מ"ל של 1-octadecene (1-אודה).
    3. בנפרד, בתוך נקי ויבש 3-צוואר 250 מ"ל RBF עם בר ומערבבים מגנטי, לשלב 0.48 גרם (0.0037 mol) קדמיום (II) תחמוצת (CDO) אבקת עם 4.29 גרם (0.015 mol) אולאית חומצה (OA) ו -76 מ"ל של 1-octadecene. בדוק זכוכית עבור פגמים לפני השימוש, ולהרכיב את כל מפרקי זכוכית ל-זכוכית עם גריז ואקום בטמפרטורה גבוהה.
    4. חבר משאבת ואקום גז אינרטי (ארגון, Ar או חנקן, N 2) מקור על זרימה נמוכה אל הבקבוק דרך זכוכית קו Schlenk עוזב צוואר אחד לפחות של בני חורין RBF להזריק מבשר TOP-chalcogenide. הכנס בדיקת טמפרטורה ישירות לתוך התמיסה מאחד הצוואר והאוטם.
    5. גדר לעורר בטמפרטורה המהירה ולהגדיר הגבוה ביותר ל -110 ° C תחת ואקום במשך 30 דקות.
      הערה: חריגה 250 ° C עלול לבזות את מרכיב חומצה אולאית שמציינים שינוי צבע בין חסר צבעצהוב.
    6. עבור ממצב ואקום גז אינרטי לבנות לחץ חיובי קל בבקבוק. התאם את זרימת הגז בלחץ נמוך (psi 1 ~). בועות יש להרכיב בתדר של 1-5 הרץ ב bubbler שמן.
      1. בנפרד להכין הארכת צוואר זכוכית ועליו מחץ גומי. צרף מחט מזרק צינורות בקו Schlenk.
      2. פירס את מחט המזרק לתוך מחץ לאפשר לחץ לשחרר. זכור לשימון המפרק בקלילות עם גריז ואקום.
      3. בשלב זה, במהירות להסיר את פקק הזכוכית העליון מבקבוק התגובה ולהחליף אותו עם סיומת זכוכית. גז אינרטי עודף יזרום דרך הבקבוק, וזה יסומן עם בועות העולות מתוך bubbler השמן.
    7. סגור את מקור גז אינרטי המקורי ולפתוח את הפורקן השני לאפשר זרם מבוקר איטי של גז אינרטי לתוך החלק העליון של הבקבוק במהלך שאר הסינתזה.
    8. העלו את הטמפרטורה של הפתרון 260 מעלות צלזיוס במשך CdTe (250 מעלות צלזיוס במשך CdSe) ולחכות עד הפתרון הופך מתוך חום קל חסר צבע ושקוף לחלוטין.
    9. ברגע שטמפרטורת התגובה הרצויה הושגה, להכין מזרק להזרקה על ידי לחילוץ המבשר TOP-chalcogenide ואת 5 מיליליטר 1-אודה הנוסף.
    10. בצעד אחד, להסיר את המעטפת חימום תוך המשך מערבבים במהירות להזריק את התערובת TOP-chalcogenide / 1-אודה.
    11. אפשר פתרון להתקרר RT (~ 30 דקות) ולעקוב אחר שינויים בצבע כצורת זרעי חלקיק מוגבל קוונטים ולגדול לתוך nanocrystals גדול. CdSe הוא צבע אדום עמוק CdTe הוא חום כהה.
    12. ישירות אל הבקבוק, להוסיף 25 מ"ל heptane ו -100 מ"ל אתנול כדי לזרז את המוצר. העברת 40 aliquots מ"ל לצינור 50 מ"ל צנטריפוגות ולהוסיף 5 מ"ל טולואן 5 מ"ל אתנול להשלים משקעים.
    13. צנטריפוגה המוצר ב 1,722 XG במשך 2 דקות או עד supernatant הוא שקוף. למזוג supernatant ולשלב p מוצקroduct לתוך RBF 5 מ"ל על ידי הוספת 0.5 מ"ל טולואן 5 מ"ל מזוקקים פירידין לפזר את בננו קריסטלים. זהירות: ניהול כל הניסויים פירידין מתחת למכסה המנוע קטר.
    14. שטוף את RBF עם גז אינרטי ואז לאטום עם מחצה גומי. צרף מעטפת חימום ומביא 85 ° C. להקל על כל לחץ באמצעות מחט מוכנס בקצרה לתוך מחצה הגומי. המשך חימום ו בחישה בעדינות במשך 18 שעות.
    15. בעקבות חילופי פירידין, לשלב המוצר CdTe או CdSe ו -40 מ"ל hexanes צנטריפוגות ב 1,722 XG במשך 2 דקות או עד supernatant הוא חסר צבע. למזוג supernatant ולהוסיף 5 מ"ל פירידין מזוקקים 5 מ"ל 1-פרופנול. בקבוק לשטוף עם גז אינרטי sonicate (40 קילוהרץ) את התערובת למשך 30 דקות. איסוף supernatant וזורקים כל מוצר מוצק.
    16. סנן את הדיו דרך פילטר מזרק 1 מיקרומטר polytetrafluoroethylene (PTFE) כדי להסיר חלקיקים גדולים או מצטברים. למדוד את ריכוז של דיו על ידי ייבוש ומשקלו 1 מ"ל. ריכוזים אופייניים arדואר 40 מ"ג מ"ל -1 עבור CdTe ו -16 מ"ג מ"ל -1 עבור CdSe.
    17. לדלל דיו עם פירידין / 1-propanol לפי הצורך. דיו חנות תחת גז אינרטי בעוד הוא אינו בשימוש.
  2. Au דיו 26
    1. בבקבוק 500 מ"ל Erlenmeyer תוך ערבוב, לשלב 1.518 גרם (0.00385 mol) של זהב הידראט כלוריד (III), 4 HAuCl. 3H 2 O ו 126 מ"ל H 2 O לייצר פתרון צהוב.
    2. הוספת פתרון מראש מעורבת של 9.52 גרם (0.0174 mol) ברומיד tetraoctylammonium ב 334 מ"ל טולואן.
    3. לאחר מכן להוסיף ליגנד, 0.452 גרם hexanethiol (0.00382 mol) ב 2 מ"ל טולואן.
    4. לבסוף, בנפרד לשלב 1.58 גרם (0.0418 mol) borohydride נתרן (NaBH 4) עם 105 מ"ל H 2 O ומיד להוסיף מבעבע זה צמצום פתרון ירידה מבחינת אל הבקבוק התגובה.
    5. לאחר ערבוב ב RT באוויר במשך 3 שעות, להפריד את השלב האורגני עם משפך separatory.
    6. השתמש מאייד סיבובי כדי להפחיתנפח עד 20 מ"ל ולשטוף דיו זה עם 50 hexanes מ"ל מ"ל מתנול 200. המשקע מוצק עם צנטריפוגה ב 1,722 XG למשך 2 דקות למזוג supernatant חסר צבע.
    7. ייבש את המוצק באוויר מחדש לפזר כלורופורם עם ריכוז של 70 מיליליטר מ"ג -1.
  3. איטו דיו 23
    1. מערבבים מלחים מוצקים של אינדיום (III) מימה חנקתי (ב (NO 3) 3. 2.85H 2 O, 2.93 גרם, 0.00974 mol) ופח (II) dihydrate כלוריד, (2 SnCl. 2H 2 O, 0.357 גרם, 0.00158 mol ) עם 2-methoxyethanol 10 מ"ל לתוך צינור צנטריפוגות פוליפרופילן 50 מ"ל.
    2. כדי זה, להוסיף 167 μl של 14.5 M אמוניום הידרוקסיד (NH 4 OH, 0.0024 mol) כמייצב pH ו 0.83 גרם (0.0104 mol) אמוניום חנקתי (NH 4 NO 3) כמחמצן.
    3. Sonicate ב 40 קילוהרץ במשך 20 דקות עם חימום (60 מעלות צלזיוס) או עד שינויים מהדיו לבן אביך אל חסר צבע טראןsparent.

2. איטו דפוסים

  1. חותכים ולנקות (25 מ"מ x 25 מ"מ x 1.1 מ"מ) שקופיות זכוכית על ידי sonicating באתנול ואצטון.
  2. משרי מצע זכוכית ב מרוכז (> 5 M) סודיום הידרוקסיד מימי (NaOH) 1 דקות בקצרה לשטוף עם מים.
  3. מניחים את מצע זכוכית על coater ספין ולמלא שקופיות עם דיו איטו. ספין ב 3,228 XG במשך 20 שניות.
  4. מיד למקום המצע על סט פלטה חשמלית ל -400 מעלות צלזיוס, חום במשך 10 דקות. מגניב לאט ב RT על צלחת קרמיקה.
  5. חזור על תהליך זה (2.3 - 2.4) עד התנגדות הגיליון מתחת 1,000 אוהם לכל מ"ר (כ -10 שכבות). להיות קרוב ככל האפשר התנגדות גיליון עם מודד או מידה עם בדיקה של ארבע נקודות על ידי הנחת סרט איטו / זכוכית על משטח יציב והלחיצה מטה החלליות מודדות כ בנפרד 0.5 סנטימטר כדי להקליט את ההתנגדות. אם בדיקת ארבע נקודות זמינה, לדכא את טיפי בדיקה על הסרט כדי להקליט את r הגיליוןesistance הבא שיטות הוקמו. 27
  6. לבסוף, מטבל בקצרה (~ 2 שניות) את הסרט Regia אקווה לדלל ולשטוף עם מים מזוקקים ואחריו ייבוש כדי להפחית את ההתנגדות מתחת ל -500 אוהם לכל מ"ר.
  7. לבנות דפוס המכשיר על ידי חיתוך רצועות של סרט (כלומר, קלטת פוליאמיד עבור טיפולים חומים או קלטת צלופן תחריט חומצה) והקפדה אותם לאורך הרשת תוכנן מראש. לדוגמה, רצועות בניצב ברוחב של 0.10 ס"מ יפיק 0.10 ס"מ 2 אזורים המכשיר.
    1. רשתות עיצוב עם תוכנת עריכת מסמך, להדפיס על נייר עמדה לפי המצע לפעול כמדריך הרכבת הקלטת לשקופית הזכוכית השקופה.
      הערה: בהתאם ליישום ואת המאפיינים של הדיו, רשתות אלה יכולים לשמש כדי לייצר מכשירים עם חופפים עליונים ואלקטרודות תחתון בצורת ריבוע, מלבן או כל צורה עם פינה למדידה. לדוגמה, על ידי לסירוגין שני פסים מקבילים של איטו כיהם 0.10 סנטימטרי רוחב, ואחריו כל על ידי הפקדת השכבות הפעילות (CdSe ו CdTe), שכבת הזהב ניתן להפקיד באמצעות אותו הדפוס לסובב רק ב -90 מעלות כדי ליצור שני 0.10 סנטימטר 2 מכשירים.
  8. משרים את הסרט זכוכית / איטו עם רצועות קלטת דבקה ב Regia אקווה לדלל ב 60 מעלות צלזיוס עד איטו החשוף מתמוססת, משאיר מאחוריו מצע זכוכית חשוף.
  9. הסר את הסרט ולשטוף סרט עם אצטון אתנול כדי להסיר שאריות מן דבק הקלטת.
  10. מניחים טיפות קטנות של אפוקסי כסף על איטו הרצועות על קצה אחד של מצע זכוכית. בחום הזה על פלטה חמה ב 150 ° צלזיוס למשך 2 דקות, ואחריו קירור RT. אלה ישמשו כנקודות קשר למדידת המכשיר משום שקשה להסיר את שכבות CdTe / CdSe פעיל לאחר חישול.

עיבוד פתרון 3. CdSe, סרטי CdTe ו- Au

  1. ספין ציפוי 28
    1. מניחים איטו-גלאס בדוגמתהמצע של על coater ספין ולמלא את המשטח העליון של nanocrystals CdSe ציפוי טיפה.
    2. ספין ב 610 XG למשך 30 שניות ואחריו ייבוש על פלטה חמה ב 150 ° צלזיוס למשך 2 דקות. מצננים 25 ° C.
    3. טובלים את הסרט בתוך NH 4 Cl: מתנול (רווי 25 מעלות צלזיוס) סט פתרון ל -60 מעלות צלזיוס. חזק למשך 15 שניות ואז לטבול סרט לתוך מכל נפרד של isopropanol.
    4. ניקוי תחת גז אינרטי ולאחר מכן חום על פלטה חמה על 380 ° C במשך 25 שניות. מצנני RT ולשטוף עודף מלח עם מים מזוקקים לפני הייבוש תחת גז אינרטי.
    5. חזור על תהליך זה (3.1.1 - 3.1.4) עד לעובי הרצוי הוא הגיע. בדרך כלל, 3 שכבות של CdSe להפיק סרט 60 ננומטר ו -6 שכבות של CdTe מייצרים סרט 400 ננומטר CdTe.
  2. ספריי 12 ציפוי, 29
    1. הר המצע-זכוכית איטו אנכית עם קלטת או קליפים על גבי גיבוי מלא שטוח.
    2. דילאוטה הדיו CdTe ו CdSe עד 4 מ"ל מ"ג - 1 עם כלורופורם לטעון את airbrush Fed-כבידה (מצויד מחט 0.5 מ"מ) עם 0.25 מ"ל של דיו.
    3. התאם את לחץ הגז המוביל בין 10 ל -40 psi. השתמש בלחצים גבוהים יותר לסרטים חלקים רזים.
    4. לדכא דיו ננו זרבובית תרסיס ליד המצע ואחריו ריסוס אחיד על פני המצע באמצעות תנועה בניצב מהירה מצד אל צד שבו זרבובית מברשת האוויר נשמר כ 60 מ"מ מן המצע. נקו את airbrush על ידי ריסוס ~ 1 מ"ל כלורופורם טהור מן המכשיר.
    5. סר מצע מן-ההר ולטפל CdTe שהופקד או סרט ננו CdSe עם אותו הנוהל כמו לציפוי ספין (3.1.5) עד לעובי הרצוי מושג.
    6. כמו כן, לרסס את סרט ננו מגע מתכת בחזרה אל השכבות הפעילות על מנת להשלים את המכשיר. באמצעות ההליך אותו מועסק על אלקטרודות איטו, דפוס 0.01 ס"מ לרצועות עבות באמצעותקלטת נמוכה דבק השכבה הפעילה בניצב רצועות איטו.
    7. טען את airbrush עם 2 מ"ל של דיו ננו זהב (Au) (70 מ"ל מ"ג -1) המפוזרים כלורופורם.
    8. אחרי סרט אטום כהה מופקד, לרדת המצע ובזהירות להסיר את הסרט לפני החימום על פלטה חמה ב 250 מעלות צלזיוס למשך 20 שניות. צבע הזהב יופיע והמכשיר יכול להיות מקורר RT ונבדק.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

תוצאות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

דפוסי עקיפת רנטגן זווית קטנה משמשים כדי לאמת את crystallinity ושלב של סרט ננו annealed (איור 1 א). אם הגדלים הגביש הם מתחת ל -100 ננומטר, בקוטר קריסטל שלהם ניתנת לאמידה עם המשוואה Scherrer (Eq. 1) ומאומת עם מיקרוסקופ אלקטרונים סורק (SEM),
figure-results-1
כאשר D הוא בקוטר הגביש הממוצע, K הוא הגורם צורת הממדים עבור החומר, β הוא המקסימום חצי רוחב שיא רנטגן השתברות (XRD) בבית θ הזווית בראג.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

לסיכום, פרוטוקול זה מספק הנחיות עבור השלבים העיקריים מעורבים בבניית פתרון מעובד מכשיר אלקטרוני מתוך בתצהיר spray- או ספין-ציפוי. כאן, אנו מדגישים שיטות חדשות עבור תחמוצת אינדיום בדיל מוליכים שקופים עיבוד פתרון (איטו) סרטים על גבי מצעים זכוכית שאינו מוליך. לאחר הליך תחריט קליל, יכולות להיוצר אלקטרודות בודדות לפני-ספריי הפקדת שכבות פוטו-פעיל. באמצעות טכניקה שכבה אחר שכבה, nanocrystals CdSe ו CdTe ניתן להפקיד אוויר בתנאים הסביבה מ airbrush. לאחר חילופי דברים ליגנד טיפול בחום, האלקטרו...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

גילויים

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

החוקרים אין לי מה לחשוף.

תודות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

המשרד למחקר ימי (ONR) זוכה להכרת תודה על תמיכתו הכספית. חלק מעבודה זו נערך בזמן שפרופסור טאונסנד החזיק במלגת פוסט-דוקטורט של המועצה הלאומית למחקר (NRC) במעבדת המחקר של הצי והוא אסיר תודה על התמיכה הפנימית של מכללת סנט מרי במרילנד.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
חומצה אולאית, 90%סיגמא אולדריץ'364525
1-אוקטדצן, 90%סיגמא אולדריץ'O806
טריוקטיל פוספין (TOP)סיגמא אולדריץ'117854
טרימתילסיליל כלוריד רגיש לאוויר, 99.9%סיגמא אולדריץ'92360רגיש לאוויר ולמים
Se, 99.5+%סיגמא אולדריץ'209651
NH4Cl, 99%Sigma Aldrich9718
CdCl2, 99.9%Sigma Aldrich202908רעיל מאוד
, 99.99%Strem202894רעיל מאוד
, 99.8%Strem
In(NO3)3.2.85H2O, 99.99%Sigma Aldrich326127-50G
SnCl2.2H2O, 99.9%Sigma Aldrich431508
NH4OHSigma Aldrich320145Caustic
NH4NO3, 99%סיגמא אולדריץ'A9642
HAuCl<תת>4.3H2O, 99.9%סיגמא אולדריץ'520918
טטראוקטילאמוניום ברומיד (TMA-Br)סיגמא אולדריץ'294136
טולואן, 99.8%סיגמא אולדריץ'244511
הקסנתיול, 95%סיגמא אולדריץ'234192
NaBH<תת>4, 96%סיגמא אולדריץ'71320
הקסנים, 98.5%סיגמא אולדריץ'650544
אתנול, 99.5%סיגמא אולדריץ'459844
מתנול, נטול מים, 99.8%סיגמא אולדריץ'322415
1-פרופנול, 99.5%סיגמא אולדריץ'
, 99.5% סיגמא אולדריץ'278475
פירידין, > 99%סיגמא אולדריץ'360570מטוהר על ידי זיקוק
הפטןסיגמא אולדריץ'246654
כלורופורם > 99%סיגמא אולדריץ'372978
אצטוןסיגמא אולדריץ'34850
שקופיות מיקרוסקופ זכוכיתפישר12-544-4קאט עם חותך זכוכית
Gravity Fed AirbrushPaascheVSR90#1
מחט מזרקפישרCAD4075
תחנת בדיקת סימולטור סולאריניופורטPVIV-1A
תוכנהOrielPVIV 2.0
בקבוק תחתון עגולSigma AldrichZ723134
בקבוק תחתון עגולSigma Aldrich
מסנן מזרק פוליטטרפלואורואתילן (PTFE) סיגמא אולדריץ'Z259926
סרט פוליאמידקפטוןKPT-1/8
קלטת צלופןסקוטש810 סרט
פוליפרופילן  צינור צנטריפוגהסיגמא אולדריץ'CLS430290
כסף אפוקסיMG כימיקלים8331-14G
בדרגה טכנית, 90% CdO Te 264865 402893-2-פרופנולZ418668

מקורות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Debnath, R., Bakr, O., Sargent, E. H. Solution-processed colloidal quantum dot photovoltaics: A perspective. Energy Environ. Sci. 4, 4870-4881 (2011).
  2. Tang, J., Sargent, E. H. Infrared Colloidal Quantum Dots for Photovoltaics: Fundamentals and Recent Progress. Adv. Mater. 23, 12-29 (2011).
  3. Ning, Z., Dong, H., Zhang, Q., Voznyy, O., Sargent, E. H. Solar Cells Based on Inks of n-Type Colloidal Quantum Dots. ACS Nano. 8, 10321-10327 (2014).
  4. Yoon, W., et al. Enhanced Open-Circuit Voltage of PbS Nanocrystal Quantum Dot Solar Cells. Sci. Rep. 3, (2013).
  5. Jiaoyan, Z., et al. Enhancement of open-circuit voltage and the fill factor in CdTe nanocrystal solar cells by using interface materials. Nanotechnology. 25, 365203(2014).
  6. Kramer, I. J., et al. Efficient Spray-Coated Colloidal Quantum Dot Solar Cells. Adv. Mater. 27, 116-121 (2015).
  7. Shirasaki, Y., Supran, G. J., Bawendi, M. G., Bulovic, V. Emergence of colloidal quantum-dot light-emitting technologies. Nat. Photonics. 7, 13-23 (2013).
  8. Demir, H. V., et al. Quantum dot integrated LEDs using photonic and excitonic color conversion. Nano Today. 6, 632-647 (2011).
  9. Yu, G., et al. Solution-Processed Graphene/MnO2 Nanostructured Textiles for High-Performance Electrochemical Capacitors. Nano Lett. 11, 2905-2911 (2011).
  10. Ridley, B. A., Nivi, B., Jacobson, J. M. All-Inorganic Field Effect Transistors Fabricated by Printing. Science. 286, 746-749 (1999).
  11. Habas, S. E., Platt, H. A. S., van Hest, M. F. A. M., Ginley, D. S. Low-Cost Inorganic Solar Cells: From Ink To Printed Device. Chem. Rev. 110, 6571-6594 (2010).
  12. Townsend, T. K., Yoon, W., Foos, E. E., Tischler, J. G. Impact of Nanocrystal Spray Deposition on Inorganic Solar Cells. ACS Appl. Mater. Interfaces. 6, 7902-7909 (2014).
  13. Olson, J. D., Rodriguez, Y. W., Yang, L. D., Alers, G. B., Carter, S. A. CdTe Schottky diodes from colloidal nanocrystals. Appl. Phys. Lett. 96, 242103(2010).
  14. Sun, S., Liu, H., Gao, Y., Qin, D., Chen, J. Controlled synthesis of CdTe nanocrystals for high performanced Schottky thin film solar cells. J. Mater. Chem. 22, 19207-19212 (2012).
  15. Chen, Z., et al. Efficient inorganic solar cells from aqueous nanocrystals: the impact of composition on carrier dynamics. RSC Adv. 5, 74263-74269 (2015).
  16. Gur, I., Fromer, N. A., Geier, M. L., Alivisatos, A. P. Air-stable all-inorganic nanocrystal solar cells processed from solution. Science. 310, 462-465 (2005).
  17. Ju, T., Yang, L., Carter, S. Thickness dependence study of inorganic CdTe/CdSe solar cells fabricated from colloidal nanoparticle solutions. J. Appl. Phys. 107, (2010).
  18. MacDonald, B. I., et al. Layer-by-Layer Assembly of Sintered CdSexTe1-x Nanocrystal Solar Cells. ACS Nano. 6, 5995-6004 (2012).
  19. Crisp, R. W., et al. Nanocrystal Grain Growth and Device Architectures for High-Efficiency CdTe Ink-Based Photovoltaics. ACS Nano. 8, 9063-9072 (2014).
  20. Townsend, T. K., et al. Safer salts for CdTe nanocrystal solution processed solar cells: the dual roles of ligand exchange and grain growth. J. Mater. Chem. A. 3, 13057-13065 (2015).
  21. Jasieniak, J., MacDonald, B. I., Watkins, S. E., Mulvaney, P. Solution-Processed Sintered Nanocrystal Solar Cells via Layer-by-Layer Assembly. Nano Lett. 11, 2856-2864 (2011).
  22. Hecht, D. S., Hu, L. B., Irvin, G. Emerging Transparent Electrodes Based on Thin Films of Carbon Nanotubes, Graphene, and Metallic Nanostructures. Adv. Mater. 23, 1482-1513 (2011).
  23. Kim, M. G., Kanatzidis, M. G., Facchetti, A., Marks, T. J. Low-temperature fabrication of high-performance metal oxide thin-film electronics via combustion processing. Nat. Mater. 10, 382-388 (2011).
  24. Townsend, T. K., Foos, E. E. Fully solution processed all inorganic nanocrystal solar cells. Phys. Chem. Chem. Phys. 16, 16458-16464 (2014).
  25. Yu, W. W., Peng, X. Formation of High-Quality CdS and Other II-VI Semiconductor Nanocrystals in Noncoordinating Solvents: Tunable Reactivity of Monomers. Angew. Chem. 114, 2474-2477 (2002).
  26. Brust, M., Walker, M., Bethell, D., Schiffrin, D. J., Whyman, R. Synthesis of thiol-derivatised gold nanoparticles in a two-phase Liquid-Liquid system. J. Chem. Soc., Chem. Commun. 0, 801-802 (1994).
  27. Smits, F. M. Measurement of Sheet Resistivities with the Four-Point Probe. Bell Sys. Tech. J. 37, 711-718 (1958).
  28. Yoon, W., Townsend, T. K., Lumb, M. P., Tischler, J. G., Foos, E. E. Sintered CdTe Nanocrystal Thin-films: Determination of Optical Constants and Application in Novel Inverted Heterojunction Solar Cells. IEEE Trans. Nanotechnol. 13, 551-556 (2014).
  29. Foos, E. E., Yoon, W., Lumb, M. P., Tischler, J. G., Townsend, T. K. Inorganic Photovoltaic Devices Fabricated Using Nanocrystal Spray Deposition. ACS Appl. Mater. Interfaces. 5, 8828-8832 (2013).
  30. Nag, A., et al. Metal-free Inorganic Ligands for Colloidal Nanocrystals: S2-, HS-, Se2-, HSe-, Te2-, HTe-, TeS32-, OH-, and NH2- as Surface Ligands. J. Am. Chem. Soc. 133, 10612-10620 (2011).
  31. Panthani, M. G., et al. High Efficiency Solution Processed Sintered CdTe Nanocrystal Solar Cells: The Role of Interfaces. Nano Lett. 14, 670-675 (2014).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה

בקש הרשאה

תגיות

SEMFTIR XRDUV Vis

מאמרים קשורים