Name: ナノ構造化AZO薄膜(PLD - JoVEジャーナル経由)
Uploaded: 2013-02-27T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 27 s
Description: パルスレーザー堆積を用いたアルミニウムドープ酸化亜鉛膜の堆積を探求し、太陽光発電用途の形態制御に焦点を当てます。

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1。基板の準備<ol><li> 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。 </li><li> 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。 </li><li>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。 </li><li> 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。 </li><li> 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。 </li></ol> 2。レーザパラメータのレーザーアライメントと選択<ol><li> 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）。 </li><li> 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 &quot;）が目標回転と移動を開始し、最大垂直範囲を設定し、ターゲットの中心にレーザースポットの位置を合わせ、レーザースポットが外部に触れることがないことを確認してください。スチールリングは、ターゲットを固定するために使用。ターゲットはターゲット全体表面の均一な切除を持つロト並進運動と一緒に移動されています。 </li><li>繰り返し率（ 例えば 10Hz）とパルスエネルギー（ 例えば 75 mJの）を選択します。パワーメータがパルスエネルギーおよびモニターレーザー安定性を調整します。 </li><li>選択した位置にフォーカスレンズを​​移動させ、スポットサイズを測定するためにターゲットに接続されている敏感な一枚の紙を使用しています。紙の上に1から5までのレーザーショットは合焦用レンズ火災の任意の位置のために。約1 J / cm 2のレーザフルエンスを持つようにレンズ位置を選択します。 </li></ol> 3。 PLDのセットアップ蒸着パラメータのDセレクション<ol><li>基板位置のアライメント<ol><li>アライメント·テスト用の基板として直径2 &quot;の周りに円形の紙シートをマウントします。 </li><li>ターゲットと基板との距離dは、TS = 50 mmまでの基板ホルダを移動します。 </li><li>真空度が10 -2 Paに到達するまで、プライマリおよびターボ分子ポンプとチャンバーを真空排気開始</li><li>ガスの種類（酸素）を選択し、適切なガス圧を持っている速度とガス流量を調整するポンプ（セクション4および5を参照）。円形コロナにわたって均一な膜厚を得るために、プルームの中心に対して基板マニピュレータオフアクシスのXY位置を調整します。 </li><li>ビームストッパー/パワー·メータを削除することでアブレーションを開始します。ターゲットが新規であるか、または、それが長い間使用されなかった場合、このプレアブレーションは、ターゲットをクリーニングする必要がある場合。 </li><li>デポジットパップ上で見ることができたときにアブレーションを停止rは、ビューポートから見て。 </li></ol></li><li>プラズマプルームの長さの決定<ol><li> 3.1.1手順に従ってください。 3.1.5に、アブレーション中に0.5を使用してデジタルカメラで写真を撮る - 1秒の蓄積時間を平均的に異なるプラズマプルームの上。 </li><li>リファレンスとしてd TSを写真を撮るから見えるプラズマプルームの長さを測定します（ 図3を参照）。 </li></ol></li><li>膜厚のキャリブレーション<ol><li>ターゲット（ すなわち 100ミリメートル、その他）から遠く基板を移動し、ターゲットからd TSに等しい距離にクオーツマイクロバランス（QCM）を移動。 </li><li>預金1000年のレーザーショット（ すなわち、1 &#39;40&#39;&#39;）と堆積質量値を測定し、その後すぐにQCMを移動します。 </li><li> 1.1に示すように、Si基板をマウントします。 </li><li>試験試料を堆積させる（ 例えば 18000レーザーショット、 すなわち 30 &#39;）およびcに断面SEM画像を使用し堆積速度（nm /パルス）をalibrate。 </li></ol></li></ol> 4。ナノ加工AZO膜の堆積<ol><li>粘着テープを用いて、試料ホルダーマニピュレータ上のセクション1のように調製し、基板をマウントします。 </li><li> 3.1.3 - 3.1.2の手順に従ってください。 </li><li>基板回転を開始します。 </li><li>コンパクトAZO膜の堆積<ol><li>イオン銃のスイッチを入れ、20sccmで（圧力が10 -2 Paの範囲にある）で75から100 WおよびArガス流束で100 eVで、RFパワーでイオンエネルギーを設定します。 5〜10分間のAr +イオン銃を持つクリーン基板。洗浄処理に近いガス入口の後、アルゴンを削除するには、チャンバーをポンプダウン。 </li><li>酸素ガスを挿入し、2 Paの酸素を持つように排気速度とガスフラックスを調整します。 </li><li> 18000枚（30 &#39;）のアブレーションと預金を開始します。アブレーションプルーム中に長さがステップ3.2で決定されるように同じであることを確認してください。 </li><li>停止アブレーション、近くグラム入口として、チャンバーをポンプダウン。 </li></ol></li><li>階層的に構造化されたAZO膜の堆積<ol><li>酸素ガスを挿入し、160 Paの酸素を持つように排気速度とガス流量を調整します。 </li><li> 18000枚（30 &#39;）のアブレーションと預金を開始します。アブレーションプルーム中に長さがステップ3.2で決定されるように同じであることを確認してください。 </li><li>チャンバーをポンプダウン、アブレーション、近くのガス入口を停止します。 </li></ol></li><li>チャンバーを大気開放し、サンプルを削除</li></ol> 5。電気的および光学的特性<ol><li> 4プローブ技術（ すなわちヴァン·デル·ポー法）を用いて面内輸送特性を測定します。連絡先のスキームについては、 図4を参照してください。電流プローブの代表的な値は1μA〜10 mAレンジである。測定は0.7センチメートル良い厚さの均一性（約5％）を確保するために×0.7 cmに低減サンプル領域に亘って行われる。 </li><li>視神経を測定サンプルのと裸の基板の透過率リットル。ガラス/フィルム界面に1に強度を設定することにより、基板への貢献のためにスペクトルを修正します。正確な補正の手順については、試料を入射ビームが直面しているガラス基板が搭載されていることを確認してください。 400〜700nmの範囲における平均透過率を計算することにより、可視光透過性を決定します。光の散乱フラクションを測定するために直径150mm積分球を使用し、ヘイズ率は、総透過光（ すなわち散乱し、前方に送信される）によって散乱された分数を割ることによって計算することができ、 図5を参照してください。 </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>

特別な利害関係は宣言されません。

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...

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のための材料の設計を可能にする。太陽光発電のアプリケーションを参照して、我々は階層的にナノと色素増感太陽電池（DSSCでphotoanodesとして使用されるときに興味深い結果を示す13 &#39;木の森&#39;に似ているメソ構造のナノ粒子（&lt;10 nm）を組み立てることによって整理ナノ構造TiO 2を合成した）17。これらの以前の結果に基づいて、我々は、透明導電性酸化物としてAlドープZnO（AZO）膜の堆積のためのプロトコルを記述します。 透明導電性酸化物（TCOは）抵抗率&lt;10 -3Ω·cmであり、80％以上の光transmiを表示して、重いドーピングによって伝導体に変換し、高バンドギャップ（&gt; 3 eV）の材料である可視範囲内ttance。彼らはそのようなタッチスクリーン、太陽電池18から21のように、多くのアプリケーションにとって重要な要素であり、それらは、典型的には、スパッタ法、パルスレーザー蒸着法、化学蒸着法、噴霧熱分解と溶液ベースの化学的方法と同様に、異なる技術によって栽培されています。 TCOSうち、インジウムスズ酸化物（ITO）が広く、その低抵抗率のために研究されてきたが、高コストとインジウムの低い可用性の欠点がある。研究は、今、例えば、FドープSnO 2（FTO）、AlドープZnO（AZO）とF-ドープZnO（FZO）としてインジウムフリーシステムに向けて動いています。 入射光のインテリジェントな管理（ライトトラップ）を提供することが可能な電極は、太陽光発電の用途に特に興味深いものです。 、光の波長（ 例えば 300〜1,000 nm）に匹敵する規模での変調構造および形態を経由して散乱可視光への良好な制御を可能性を活用するには膜形態およびクラスタアセンブリアーキテクチャでは、必要とされる。 特に、我々は、AZO膜の形態と構造をチューニングする方法について説明します。コンパクトなAZOは、低圧（2 Paの酸素）に寄託し、室温で低抵抗率（4.5×10 -4オームcm）およびアゾと競争力のある可視光透過性（&gt; 90％）によって特徴付けられるAZOながら、高い温度で堆積階層構造は100Paとこれらの構造上のO 2圧力で切除することによって得られる最大80％、さらに22,23にヘイズ因子と強い光散乱機能を表示します。

<table border="1"><tbody><tr><td> 試薬/材料の名称 </td><td> 会社 </td><td> カタログ番号 </td></tr><tr><td>パルス状レーザ</td><td>コンティ-Quantronix </td><td> POWERLITE 8010 </td></tr><tr><td>パワーメーター</td><td>コヒーレント</td><td> FieldMaxII-TO </td></tr><tr><td>イオン銃</td><td>カマキリDEP </td><td> RFMax60 </td></tr><tr><td>マスフローコントローラ</td><td> MKS単位</td><td> 2179° </td></tr><tr><td>水晶振動子微量天秤</td><td> Infcon </td><td> XTC / 2 </td></tr><tr><td>背景ガス</td><td> Rivoira-Praxair社</td><td> 5.0酸素</td></tr><tr><td>ターゲット</td><td>クルトLesker </td><td> （リクエストに応じて作られる） </td></tr><tr><td>イソプロパノール</td><td>シグマアルドリッチ</td><td> 190764-2L </td></tr><tr><td>ソースメータ</td><td>ケースレー</td><td> K2400 </td></tr><tr><td>マグネットキット</td><td> ECOPIA </td><td> 0.55T-キット</td></tr><tr><td>分光光度計</td><td>パーキンエルマー</td><td>ラムダ1050 </td></tr></tbody></table>

パルスレーザー蒸着法によるナノエンジニアリング透明導電性酸化物の作製

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

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（&gt; 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。

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（&lt;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（&gt; 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...

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。

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

本実験の目的は、光起電力アプリケーションに向けて、パルスレーザー堆積法により成長させたアルミニウムドープ酸化亜鉛の形態と構造を調整することである。これは、ナノ秒レーザーパルスによって酸化亜鉛および酸化アルミニウムターゲットをアブレーションし、第2段階としてターゲットから放出された原子種のプルームを生成することで達成される。アブレーション中の背景ガス圧を制御することにより、堆積プロセスを調整する。次に、ガス圧に応じて、緻密な構造、またはルミナ状やナノ多孔質の階層的酸化亜鉛薄膜を成長させます。その結果、緻密な構造では高い透明性が得られ、階層的構造ではハイライト散乱が顕著になることが示されました。この手法の主な利点は汎用性にあり、緻密な膜からナノサイズの森のような構造まで、多様な形態の構造を実現できることです。また、この手順はさまざまな金属や酸化物にも適用可能です。この手法は、強い光散乱能を持つ透明電極など、太陽電池分野で関心の高い新規材料の作製に役立ちます。真空技術やレーザー技術に関連する多岐にわたる専門知識が必要なため、堆積工程の習得は困難であり、本手法の視覚的な実演が不可欠です。まず、堆積を行う基板を準備することから始めてください。シリコンウェハー、厚さ1 mmのソーダライムガラス、およびポリマー試料から、それぞれ1 cm × 1 cmの正方形を数枚ずつ切り出します。ここでet feを用います。これらの基板をイソプロパノールで5〜10分間超音波洗浄して清浄にします。最初のステップとして、イソプロパノールで洗浄し、窒素気流を用いて乾燥させます。ネオジウムYAGレーザーをウォームアップします。2台の第2高調波発生器をカスケード接続した第4高調波発生器を用いて、波長266 nanometerの光を生成します。次に、重量比2%の酸化アルミニウムを含む酸化亜鉛で構成された直径2インチの円形ターゲットを、堆積装置のターゲットマニピュレーターに取り付けます。レーザーをターゲットの中心に向け、入射角を40度から45度に設定します。ターゲットの回転および平行移動を開始します。これは、均一なアブレーションを確実に行うために常に実施されます。レーザースポットがターゲットの固定に使用される外部スチールリングに触れないよう、動作の垂直範囲を設定してください。次に、レーザーの繰り返し周波数とパルスエネルギーを選択します。このデモンストレーションでは、周波数は10 hertz、エネルギーは75 millijoulesに設定されています。ビームを遮断し、パワーメーターでレーザーの安定性を監視してください。次のステップでは、感光紙をターゲットに貼り付けます。スポットサイズを測定するには、フォーカスレンズをターゲットから移動させ、レーザーフルエンスが約1 J/cm²になる距離に調整します。これを検証するため、紙に対してレーザーを1〜5ショット照射してください。各候補となるレンズ位置で、紙を取り除きます。完了後、まずアライメントテスト用に直径2インチの円形ペーパーシートを基板ホルダーに取り付けます。基板ホルダーを移動させ、ターゲットから基板までの距離を50 millimetersに設定します。チャンバーの排気を開始し、真空度が0.1 pascalに達するまで減圧します。真空度が設定されたら、ガスの種類を選択し、適切なガス圧になるように排気速度とガス流量を調整します。本実験では、160 pascalsの酸素を使用します。プルームの中心に対して、軸の基板ホルダーのXY位置を調整します。これにより、サンプルホルダーを回転させた際に、円形コロナにわたって均一な膜厚が確保されます。次に、パワーメーターを取り外し、ターゲットの動作を開始してアブレーションを開始します。このプリアブレーションは、後のプラズマプルーム長の測定に向けてターゲットを洗浄するために必要となる場合があります。ビューポートから紙の上に堆積物が確認できたら、蓄積時間を0.5秒から1秒に設定してプラズマの撮影を開始してください。膜厚を校正するため、ビームストッパーを用いてアブレーションを停止させます。空の基板ホルダーをターゲットから少なくとも100 millimeters離れた位置まで移動させます。次に、水晶振動子マイクロバランスを、ターゲットから基板までの距離が50 millimetersとなる実験位置に移動させます。アブレーションを開始し、ターゲットに1000回のレーザー照射を行います。この実験には約100秒かかります。水晶振動子マイクロバランスの出力を利用して、表面に堆積した質量を決定します。その後、システムを大気圧に戻し、水晶振動子マイクロバランスを遠ざけます。シリコン基板をサンプルホルダーに固定し、前述と同様にシステム内を排気して、所定の圧力で目的の種類のガスを導入します。次に、約18,000回のレーザーショットを用いてデポジターのテストサンプルを作成します。完了後、システムをベントしてサンプルを回収します。断面走査電子顕微鏡画像を用いて、緻密なAZO薄膜を堆積させるための堆積速度を校正します。準備した基板の1枚を固定します。基板が適切に整列したら、基板ホルダーを移動させ、ターゲットから基板までの距離を50 millimetersに設定します。再度、システム内を100th of a pascalまで排気します。その圧力に達したら、イオンガンの基板回転スイッチをオンにし、イオンエネルギーを100 electron volts、高周波電力を75から100 wattsに設定します。アルゴンガスの流量を70 cubic centimeters per minuteにして導入します。アルゴンガンを用いて基板を5分から10分間洗浄します。洗浄後、ガス導入バルブを閉じ、チャンバーを排気してアルゴンを除去します。圧力が100 Paまで低下したら、酸素ガスを導入します。排気速度と流量を調整し、酸素圧力を2 Paに維持します。アブレーションを開始し、アブレーション中にレーザーで18,000ショットを照射します。プルームの長さが、同圧力下で以前に確認されたものと同じであることを確認してください。最後にアブレーションを停止し、ガス導入口を閉じます。チャンバー内を排気した後、サンプルを取り出すためにベントしてください。階層構造フィルムの手順もほぼ同様です。前述と同様に基板を装着し、位置を調整してください。システムを100 pascalまで排気し、ターゲットと基材の動作を開始します。この時点で酸素ガスを導入し、排気速度とガス流量を調整します。圧力を160 pascalsに維持した状態でアブレーションを開始し、18,000回のレーザーショットを照射します。アブレーション終了時にプルーム長が一定であることを確認し、ガス導入口を閉じてチャンバー内を排気します。再びチャンバーをベントしてサンプルを取り出します。酸素雰囲気下での酸化アルミニウム亜鉛のパルスレーザー堆積は、10 Pascal以下の圧力において酸素分圧の影響を受けます。左側に示すように、10 pascalsを超える2 pascalsの酸素分圧では、緻密な透明膜が生成されます。一方、160 pascalsの酸素分圧での堆積プロセスでは、右側に示すようなメソポーラスなフォレスト状構造が得られます。酸化アルミニウムシンク膜の光透過率および電気的特性は、堆積環境の酸素背景圧によって変化します。上のグラフでは、バックグラウンド圧力が上昇するにつれて光透過率が増加し、最終的に90%に達することがわかります。また、このグラフは400から700ナノメートルのヘイズ係数を示しています。散乱光子と透過光子の比率も、酸素のバックグラウンド圧力の上昇に伴って増加します。電気抵抗率もバックグラウンド圧力によって変化しますが、これは主に、グラフに示されているように、作製された薄膜の連続性が異なるためです。10 Pascal未満の圧力で作成された緻密で均一な膜は、低い比抵抗を示します。不規則なフォレスト状の膜の比抵抗は、背景圧の上昇に伴い増加し、習得後は100 pascalsで10 to the six ohm centimetersに達します。膜の堆積は、厚さに応じて約1時間から数時間で完了します。この手順を行う際は、膜成長中のすべての堆積パラメータを制御することが重要であり、特に可視プルーム長に注意を払ってください。このビデオを視聴することで、パルスレーザー堆積法で作製したZnO薄膜の形態をどのように調整するか、特に緻密膜およびナノ多孔質膜を堆積させるための適切な堆積パラメータの設定について十分に理解できるはずです。高エネルギーレーザーを扱う作業は非常に危険であるため、この手順を実施する際は、保護ゴーグルの着用などの予防策を常に講じることを忘れないでください。

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成長・アニール時の酸素空孔制御による酸化物物性の調整

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