我々は、バックグラウンドガスの存在下でナノ秒パルスレーザー堆積（PLD）法によるナノ構造酸化物薄膜を堆積させるための実験方法を説明します。この方法AlドープZnO（AZO）膜を用いて、ナノツリー林の階層構造にコンパクトから、堆積させることができる。
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この記事について
サマリー
要約
バックグラウンドガスの存在下でナノ秒パルスレーザー堆積（PLD）はプラズマプルーム拡張動態の適切な制御により調整可能な形態、構造、密度、化学量論を有する金属酸化物の堆積を可能にします。このような多様性は、ナノサイズのクラスターの階層的なアセンブリが特徴のコンパクトかつ緻密なナノポーラスからナノ構造体薄膜を製造するために悪用される可能性があります。 、低O 2圧力で）電気伝導性と芸術の状態に近い光透過性を備えたコンパクトフィルムを1：特に、我々は、光起電力素子の透明電極としてAlドープZnO（AZO）膜の2種類を製作するための詳細な方法について説明します透明導電性酸化物（TCO）は、このような有機太陽電池（OPVs）に使用されるポリマーなどの熱に敏感な材料と互換性があるように、室温で成膜することができる、2）ナノ木の森に似た非常に光散乱階層構造はprodアール高い圧力でuced。このような構造は、高ヘイズ率（> 80％）を示し、光閉じ込め能力を高めるために利用されるかもしれない。ここにAZO膜に記載の方法は、例えば、TiO 2、Al 2 O 3を 、WO 3及びAg 4 O 4などの技術的用途に関連する他の金属酸化物に適用することができます。
概要
パルスレーザー堆積法（PLD）はフィルム（ 図1を参照）1を成長させるために、基板上に堆積させることができるアブレート種のプラズマの形成をもたらす固体ターゲットのレーザーアブレーション法を採用しています。背景の雰囲気（不活性または反応）との相互作用は、気相中での同種のクラスタの核生成します （ 図2を参照）2,3を誘導するために使用することができます。 PLD法による材料合成のための我々の戦略は慎重にPLD法で生成されたプラズマのダイナミクスを制御することにより、ボトムアップ·アプローチでの材料特性のチューニングに基づいています。クラスタサイズは、運動エネルギーと組成は4,5形態学的および構造的変化でフィルムの成長と結果に影響を与える成膜パラメータを適切に設定することによって変えることができる。利用することによって方法は、我々が（ 例えば、WO 3、銀4 O 4、Al 2 O 3の酸化数について、実証し、ここで説明ND TiO 2）は、6月11日ナノスケールでの材料構造を変更することにより、形態を調整する能力、密度、気孔率、構造秩序、化学量論と位相の度合い。これは、特定のアプリケーション12から16
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プロトコル
1。基板の準備
- Siウェハから1 cm x 1 cmカタログシリコン基板をカットし、シリコンは、SEM特性（平面図と断面図）に適しています。
- 1センチメートルをx 1cmのガラス（ソーダライム、厚さ1mm）をカットし、ガラスは光学的および電気的特性評価に最適です。
- 連絡先は、ガラス基板上に必要な場合は、Auの接点はマスクを用いて、真空中で蒸発させることができる。預金のAu、Auの預金50nmの密着性を向上させるための中間層としてCrを10nmである。
- 1センチメートルx 1 cmカタログポリマー試料（ 例えば、エチレンテトラフルオロエチレン、ETFE）を切り取ります。
- 5〜10分間イソプロパノールで超音波処理することによって基板をきれいにし、N 2流を用いたドライイソプロパノールですすいでください。
2。レーザパラメータのレーザーアライメントと選択
- Ndのウォームアップ：YAGレーザと第四高調波発生（FHG）を使用して、選択IV高調波放射（波長266nm）は、2つのSEで構成されるカスケードのCOND高調波発生（SHG）。
- 2重量％をマウントします。のAl 2 O 3：ターゲットマニピュレータ上のZnO円形ターゲット（直径2 "）が目標回転と....
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結果
酸素雰囲気中でのPLD法によるAZOの堆積は、低バックグラウンドガスの圧力（ すなわち、2 Pa）と高圧（ すなわち 160 Pa）で階層的に組み立てられたクラスタで構成されたメソポーラス森のような構造でコンパクトな透明導電膜を生成します。材料は、サイズが最大である（30nm）を2でPaの22ナノドメインで構成されている。
アブレーションされた種とバックグラウンドガスとの間の衝突に起因する、プラズマプルームの形状や長さがチャンバー内の酸素圧によって大きく異なります。 （ 図2及び図3の写真にスキームを参照してください。）これらの現象の結果として、2つの堆積体制を識別することができる：低圧（<10 Pa）での膜成長は直交する円柱状の構造を持つコンパクトなフィルムで、その結果、原子ごとに原子、高い成運動エネルギーの形で行われます基板表面（図6）。気相中での高圧下における（> 10 Pa）で、ナノサイズのクラスターの核生成とプルーム内の衝突が原因で低い.......
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ディスカッション
プラズマプルームの形状は、特にガスの存在下で、密接にアブレーションプロセスに関連して、目視によりプラズマプルームを監視することは、堆積を制御することが重要である。酸化物ターゲットをアブレーションすることにより金属酸化物を堆積する場合、酸素はアブレーションプロセス中に酸素の損失をサポートするために必要です。低い酸素背景ガス圧で、堆積した材料は、酸素空孔があるかもしれません。この効果は、ガス圧を増加させることによって低減されます。形態混合ガス（O 2またはHe： すなわち ArのO 2）から化学量論を分離するために使用することができます：形態を調整するための不活性ガス、反応性ガスは、化学量論組成とを調整すること。真空中または低バックグラウンドガスの圧力（数Paよりも一般的に少ない）でのPLDは、通常アブレート種の高運動エネルギー堆積（EV /原子の数百までIE）につながる。これは、最終的にフィルムdelaminatiにつながることができ、内部応力の蓄積をもたらすかもしれません上。 AZOのケースでは、堆積前にArイオン（ステップ4.4.1）を用いて基板の砲撃がこ.......
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開示事項
特別な利害関係は宣言されません。
材料
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 試薬/材料の名称 | 会社 | カタログ番号 | |
| パルス状レーザ | コンティ-Quantronix | POWERLITE 8010 | |
| パワーメーター | コヒーレント | FieldMaxII-TO | |
| イオン銃 | カマキリDEP | RFMax60 | |
| マスフローコントローラ | MKS単位 | 2179° | |
| 水晶振動子微量天秤 | Infcon | XTC / 2 | |
| 背景ガス | Rivoira-Praxair社 | 5.0酸素 | |
| ターゲット | クルトLesker | （リクエストに応じて作られる） | |
| イソプロパノール | シグマアルドリッチ | 190764-2L | |
| ソースメータ | ケースレー | K2400 | |
| マグネットキット | ECOPIA | 0.55T-キット | |
| 分光光度計 | パーキンエルマー | ラムダ1050 |
参考文献
- 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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再版と許可
