Name: 동시 수량 전도성과 AFM을 사용하여 유기 태양 광 재료의 기계적 성질 측정 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-01-23T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 59 s
Description: 학습하세요 유기 태양광 재료의 기계적·전기적 특성을 동시 수량 전도성과 AFM을 이용해 측정하는 방법을. 100nm 이하 해상도로 영률과 저항을 정량 분석하여 태양전지 성능 최적화에 활용합니다.

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MPN은 금융 지원에 대한 감독 십 프로그램에 감사드립니다. MPN은 태양 전지 처리를위한 프로토콜의 개발과 관련하여 도움이 유 친 Tseng 감사하려고합니다. 이 작품은 Nanoscale 재료 센터, 에너지의 미국학과, 과학의 사무실, 계약 번호 DE-AC02-06CH11357에 따라 기본 에너지 과학 사용자 시설의 사무실에서 수행되었다.

1. 신호 수집 <ol class="lalpha"><li> Nanoscope-V 컨트롤러가 장착 된 상용 멀티 모드 AFM (Veeco, 산타 바바라, CA)에 샘플을 (PC 61 BM) : PSS/P3HT 음극이없는 폴리머 태양 전지 (ITO / PEDOT)을 설치합니다. </li><li> 멀티 AFM 프로브 홀더에 전도성 AFM 프로브를 설치합니다. </li><li> AFM 프로브, 샘플 및 전압 소스 사이의 전기적 연결을 만듭니다. </li><li> 루트 전류 증폭기 출력 (전류 신호), 다중 모드 AFM 편향 출력 (힘 신호), 디지털 수집 카드에 멀티 AFM 샘플 높이 출력 (거리 신호) (NI-PCI-6115 DAQ). 펨토의 이득 DLPCA-200 현재 앰프 50 kHz에서 대역폭 1 NA / V입니다. </li><li> AFM 프로브 및 ITO 전극 사이에 6V 편견을 적용합니다. </li><li> 지형 신호를 수집 PeakForceTM 모드에서 다중 모드 AFM을 실행합니다 : 30 NN, 300 nm의 지원 진동 진폭, 2 kHz에서의 지원 진동 주파수, 1 Hz의 스캔 속도, 그리고 resoluti의 최대 힘 세트 포인트512 픽셀 512의 있습니다. </li><li> 동시에 지형 신호의 취득 (단계 전자)와 LabView / MATLAB 제어에 의해 섹션 D에 나와있는 신호를 수집합니다. </li></ol> 2. 데이터 분석 1 단계 : 끌어 오기 오프 포스의 생성, 연락처 강성, 그리고 현재지도 <ol class="lalpha"><li> MATLAB에 시간이 날인 된 전류, 힘과 거리 신호를 읽어 보시기 바랍니다. </li><li> 거리, 힘 - - 첫 번째 스캔 라인에 대한 현재 곡선 2000 힘을 만듭니다. 곡선의 수 지원 진동 주파수와 스캔 율의 기능입니다. </li><li> 각 힘에서 - 거리 곡선 결정 강성에 연락하여 AFM 프로브 (그림 1)의 철회 동안 오프 - 힘을 당긴다. </li><li> 각 힘에서 - AFM 프로브는 (그림 1)을 철회하는 동안 표면과 접촉하는 동안 현재의 곡선, 평균 전류를 결정합니다. </li><li> 보간 2,000 동등하게 이격 된 연락처 강성, 풀 - 오프 - 힘, 그리고 resolu 일치하는 512 점의 현재 포인트지형 신호의 기. 연락처 강성, 풀 - 오프 - 힘, 그리고 현재의지도에 대한 첫 번째 스캔 라인이 이루어집니다. </li><li> 전자 512 번 단계 b를 반복하여 강성, 풀 - 오프 - 힘, 그리고 현재의지도에 문의 만듭니다. 결과는 그림 2에 표시됩니다. </li></ol> 3. 데이터 분석 2 단계 : 연락처 - 지역 아티팩트의 제거 <ol class="lalpha"><li> 방정식 (1)를 사용하여 (2) Young의 계수 (E 재료) 및 재료의 저항 (ρ) 스캔의 각 지점에서 얻을 수 : 20 <img alt="수식 1" fo:content-width="2.853in" fo:src="/files/ftp_upload/50293/50293eq1highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50293/50293eq1.jpg" /> 사용 F ADH = F 당겨 - 8 NN (AFM과 표면 사이의 물이 초승달 모양으로 인해 접착력), 20 연락처 강성 (K) 및 전류 (I)지도, 프로빙 전압 (V), 필름 두께 (L) 등을 부착에너지 (W = γ 프로브 + γ 물질의 L - γ 프로브 - 재료, 어디서 γ 프로브 - 프로브 물질의 표면 에너지, γ 재료 - 표면 샘플 물질의 에너지, 그리고 γ 프로브 - 재료 - 샘플 자료와 프로브 물질의 계면 에너지) . 20 </li></ol>

<ol><li>Chen, W., Nikiforov, M. P., Darling, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Morphology+characterization+in+organic+and+hybrid+solar+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Energy+Environ.+Sci%22%5BJournal%5D)">Morphology characterization in organic and hybrid solar cells.</a> Energy Environ. Sci. , (2012).</li>
<li>Dupont, S. R., Oliver, M., Krebs, F. C., Dauskardt, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Interlayer+adhesion+in+roll-to-roll+processed+flexible+inverted+polymer+solar+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Sol.+Energy%22%5BJournal%5D)">Interlayer adhesion in roll-to-roll processed flexible inverted polymer solar cells.</a> Sol. Energy. 97, 171-175 (2012).</li>
<li>Green, M. A., Emery, K., Hishikawa, Y., Warta, W., Dunlop, E. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Solar+cell+efficiency+tables+%28version+39%29%5BTitle%5D)+AND+%22Progress+in+Photovoltaics%22%5BJournal%5D)">Solar cell efficiency tables (version 39).</a> Progress in Photovoltaics. 20 (1), 12-20 (2012).</li>
<li>Krebs, F. C., Gevorgyan, S. A., Alstrup, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+roll-to-roll+process+to+flexible+polymer+solar+cells%3A+model+studies%2C+manufacture+and+operational+stability+studies%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Materials+Chemistry%22%5BJournal%5D)">A roll-to-roll process to flexible polymer solar cells: model studies, manufacture and operational stability studies.</a> Journal of Materials Chemistry. 19 (30), 5442-5451 (2009).</li>
<li>Binnig, G., Quate, C. F., Gerber, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Atomic+Force+Microscope%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">Atomic Force Microscope.</a> Physical Review Letters. 56 (9), 930-933 (1986).</li>
<li>Hurley, D. C., Kopycinska-Muller, M., Kos, A. B., Geiss, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanoscale+elastic-property+measurements+and+mapping+using+atomic+force+acoustic+microscopy+methods%5BTitle%5D)+AND+%22Measurement+Science+%26+Technology%22%5BJournal%5D)">Nanoscale elastic-property measurements and mapping using atomic force acoustic microscopy methods.</a> Measurement Science & Technology. 16 (11), 2167-2172 (2005).</li>
<li>Jesse, S., Nikiforov, M. P., Germinario, L. T., Kalinin, S. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Local+thermomechanical+characterization+of+phase+transitions+using+band+excitation+atomic+force+acoustic+microscopy+with+heated+probe%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">Local thermomechanical characterization of phase transitions using band excitation atomic force acoustic microscopy with heated probe.</a> Applied Physics Letters. 93 (7), (2008).</li>
<li>Nikiforov, M. P., Gam, S., Jesse, S., Composto, R. J., Kalinin, S. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Morphology+Mapping+of+Phase-Separated+Polymer+Films+Using+Nanothermal+Analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Macromolecules%22%5BJournal%5D)">Morphology Mapping of Phase-Separated Polymer Films Using Nanothermal Analysis.</a> Macromolecules. 43 (16), 6724-6730 (2010).</li>
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<li>Rabe, U., Amelio, S., Kopycinska, M., Hirsekorn, S., Kempf, M., Goken, M., Arnold, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Imaging+and+measurement+of+local+mechanical+material+properties+by+atomic+force+acoustic+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Surface+and+Interface+Analysis%22%5BJournal%5D)">Imaging and measurement of local mechanical material properties by atomic force acoustic microscopy.</a> Surface and Interface Analysis. 33 (2), 65-70 (2002).</li>
<li>Nikiforov, M. P., Zerweck, U., Milde, P., Loppacher, C., Park, T. -H., Uyeda, H. T., Therien, M. J., Eng, L., Bonnell, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effect+of+molecular+orientation+on+the+potential+of+porphyrin-metal+contacts%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">The effect of molecular orientation on the potential of porphyrin-metal contacts.</a> Nano Letters. 8 (1), 110-113 (2008).</li>
<li>Nikiforov, M. N., Brukman, M. J., Bonnell, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-resolution+characterization+of+defects+in+oxide+thin+films%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">High-resolution characterization of defects in oxide thin films.</a> Applied Physics Letters. 93 (18), (2008).</li>
<li>Kalinin, S. V., Karapetian, E., Kachanov, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanoelectromechanics+of+piezoresponse+force+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+B%22%5BJournal%5D)">Nanoelectromechanics of piezoresponse force microscopy.</a> Physical Review B. 70 (18), (2004).</li>
<li>Kolosov, O., Gruverman, A., Hatano, J., Takahashi, K., Tokumoto, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanoscale+Visualization+and+Control+of+Ferroelectric+Domains+by+Atomic-Force+Microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">Nanoscale Visualization and Control of Ferroelectric Domains by Atomic-Force Microscopy.</a> Physical Review Letters. 74 (21), 4309-4312 (1995).</li>
<li>Nikiforov, M. P., Thompson, G. L., Reukov, V. V., Jesse, S., Guo, S., Rodriguez, B. J., Seal, K., Vertegel, A. A., Kalinin, S. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Double-Layer+Mediated+Electromechanical+Response+of+Amyloid+Fibrils+in+Liquid+Environment%5BTitle%5D)+AND+%22Acs+Nano%22%5BJournal%5D)">Double-Layer Mediated Electromechanical Response of Amyloid Fibrils in Liquid Environment.</a> Acs Nano. 4 (2), 689-698 (2010).</li>
<li>Botiz, I., Darling, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optoelectronics+using+block+copolymers%5BTitle%5D)+AND+%22Materials+Today%22%5BJournal%5D)">Optoelectronics using block copolymers.</a> Materials Today. 13 (5), 42-51 (2010).</li>
<li>Brabec, C. J., Heeney, M., McCulloch, I., Nelson, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influence+of+blend+microstructure+on+bulk+heterojunction+organic+photovoltaic+performance%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Society+Reviews%22%5BJournal%5D)">Influence of blend microstructure on bulk heterojunction organic photovoltaic performance.</a> Chemical Society Reviews. 40 (3), 1185-1199 (2011).</li>
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<li>Sweers, K., vander Werf, K., Bennink, M., Subramaniam, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanomechanical+properties+of+alpha-synuclein+amyloid+fibrils%3A+a+comparative+study+by+nanoindentation%2C+harmonic+force+microscopy%2C+and+Peakforce+QNM%5BTitle%5D)+AND+%22Nanoscale+Research+Letters%22%5BJournal%5D)">Nanomechanical properties of alpha-synuclein amyloid fibrils: a comparative study by nanoindentation, harmonic force microscopy, and Peakforce QNM.</a> Nanoscale Research Letters. 6, (2011).</li>
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<li>Li, H. -C., Rao, K. K., Jeng, J. -Y., Hsiao, Y. -J., Guo, T. -F., Jeng, Y. -R., Wen, T. -C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nano-scale+mechanical+properties+of+polymer%2Ffullerene+bulk+hetero-junction+films+and+their+influence+on+photovoltaic+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Solar+Energy+Materials+and+Solar+Cells%22%5BJournal%5D)">Nano-scale mechanical properties of polymer/fullerene bulk hetero-junction films and their influence on photovoltaic cells.</a> Solar Energy Materials and Solar Cells. 95 (11), 2976-2980 (2011).</li>
<li>Mueller, C., Goffri, S., Breiby, D. W., Andreasen, J. W., Chanzy, H. D., Janssen, R. A. J., Nielsen, M. M., Radano, C. P., Sirringhaus, H., Smith, P., Stingelin-Stutzmann, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tough%2C+semiconducting+polyethylene-poly%283-hexylthiophene%29+diblock+copolymers%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Functional+Materials%22%5BJournal%5D)">Tough, semiconducting polyethylene-poly(3-hexylthiophene) diblock copolymers.</a> Advanced Functional Materials. 17 (15), 2674-2679 (2007).</li>
<li>Kuila, B. K., Nandi, A. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Physical%2C+mechanical%2C+and+conductivity+properties+of+poly%283-hexylthiophene%29-montmorillonite+clay+nanocomposites+produced+by+the+solvent+casting+method%5BTitle%5D)+AND+%22Macromolecules%22%5BJournal%5D)">Physical, mechanical, and conductivity properties of poly(3-hexylthiophene)-montmorillonite clay nanocomposites produced by the solvent casting method.</a> Macromolecules. 37 (23), 8577-8584 (2004).</li>
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<li>Tahk, D., Lee, H. H., Khang, D. -Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Elastic+Moduli+of+Organic+Electronic+Materials+by+the+Buckling+Method%5BTitle%5D)+AND+%22Macromolecules%22%5BJournal%5D)">Elastic Moduli of Organic Electronic Materials by the Buckling Method.</a> Macromolecules. 42 (18), 7079-7083 (2009).</li>
<li>Kuila, B. K., Nandi, A. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Structural+hierarchy+in+melt-processed+poly%283-hexyl+thiophene%29-montmorillonite+clay+nanocomposites%3A+Novel+physical%2C+mechanical%2C+optical%2C+and+conductivity+properties%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Physical+Chemistry+B%22%5BJournal%5D)">Structural hierarchy in melt-processed poly(3-hexyl thiophene)-montmorillonite clay nanocomposites: Novel physical, mechanical, optical, and conductivity properties.</a> Journal of Physical Chemistry B. 110 (4), 1621-1631 (2006).</li>
<li>Nikiforov, M. P., Darling, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Improved+conductive+atomic+force+microscopy+measurements+on+organic+photovoltaic+materials+via+mitigation+of+contact+area+uncertainty%5BTitle%5D)+AND+%22Progress+in+Photovoltaics%3A+Research+and+Applications%22%5BJournal%5D)">Improved conductive atomic force microscopy measurements on organic photovoltaic materials via mitigation of contact area uncertainty.</a> Progress in Photovoltaics: Research and Applications. , In Press (2012).</li>
<li>Kim, J. Y., Frisbie, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Correlation+of+Phase+Behavior+and+Charge+Transport+in+Conjugated+Polymer%2FFullerene+Blends%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Physical+Chemistry+C%22%5BJournal%5D)">Correlation of Phase Behavior and Charge Transport in Conjugated Polymer/Fullerene Blends.</a> Journal of Physical Chemistry C. 112 (45), 17726-17736 (2008).</li>
<li>Bange, S., Kuksov, A., Neher, D., Vollmer, A., Koch, N., Ludemann, A., Heun, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+role+of+poly%283%2C4-ethylenedioxythiophene%29%3Apoly%28styrenesulphonate%29+as+a+hole+injection+layer+in+a+blue-emitting+polymer+light-emitting+diode%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Applied+Physics%22%5BJournal%5D)">The role of poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrenesulphonate) as a hole injection layer in a blue-emitting polymer light-emitting diode.</a> Journal of Applied Physics. 104 (10), (2008).</li>
</ol>

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유기 태양 광 전력 변환 효율의 최근 획기적인 (PCE) (OPV) 세포 (세포 수준에서 10 %를 밀어) 높은 처리량 및 낮은 비용으로 제조 공정 4 준수와 콘서트에서 3으로 OPV 기술에 스포트라이트를 가져왔다 대형 면적 태양 전지의 저렴한 제조 도전에 대해 가능한 솔루션입니다. OPV 자료 나노 미터 스케일에서 본질적으로 inhomogeneous입니다. OPV 자료와 태양 광 장치의 성능 Nanoscale inhomogeneity은 밀접한 연결되어 있습니다. 따라서, 구성뿐만 아니라 OPV 재료의 전기적 특성의 이해 inhomogeneity 앞으로 OPV 기술을 이동 파라마운트 중요합니다. 원자 힘 현미경 (AFM)은 1986 년부터 표면 지형의 고해상도 측정을위한 도구로 개발되었습니다. 현재 5, 재료 속성 (Young의 계수, 6-10 일 함수, 11 행위에 대해 기술ivity, 12 electromechanics, 13-15 등) 측정이 증가하고 관심을 받고있다. OPV 재료의 경우, 지역 위상 구성과 전기적 특성의 상관 관계가 유기 태양 전지의 내부 동작의 이해를 공개에 대한 약속을 보유하고 있습니다. 1 16-17 AFM 기반 기법 저작자 표시 팔뿐만 아니라 고해상도 단계의 가능하다 등의 고분자 재료에 매핑 전기적 특성. 따라서, 원칙적으로 폴리머 위상 성분 (기계적 측정을 통해) 18 및 전기 속성의 상관 관계는 AFM 기반의 기술을 사용하여 가능합니다. 재료의 기계적 전기적 특성 측정을위한 많은 AFM 기반 기술은 AFM 프로브와 표면 사이의 접촉의 일정한 지역의 가정을 사용합니다. 이러한 가정은 종종 표면 지형 및 기계적 / 전기적 특성 간의 강한 상관 관계에 결과를하는 실패합니다. 최근에, 새로운 AFM 기반 기술기계적 성질 (PeakForce) 19의 높은 처리량 측정이 도입되었습니다. PeakForce 참치는 (PeakForce 방법의 변화) 샘플의 기계적 전기적 특성의 동시 측정을위한 플랫폼을 제공합니다. 그러나, PeakForce 참치 방법은 일반적으로 강력하게 때문에 측정시 연락 걸렸다는 다양성의 상관 아르 기계 및 전기 재산지도를 생산하고 있습니다. 이 논문에서, 우리는 AFM을 사용하여 기계적 및 전기적 특성의 정확한 측정을 유지하면서 접촉 반경을 변화와 관련된 상관 관계를 제거하기위한 실험 프로토콜을 제시한다. 자료 &#39;저항과 영의 계수의 정량적 측정에 프로토콜 결과의 구현입니다.

<table border="1"><tbody><tr><td> 시약 / 재료의 이름 </td><td> 회사 </td><td> 카탈로그 번호 </td><td> 코멘트 </td></tr><tr><td> Plextronics 잉크 </td><td> Plexcore </td><td> PV 1000 </td><td></td></tr><tr><td> ITO 코팅 유리 기판 </td><td> 델타 기술, Inc의 </td><td></td><td> 25 옴 / 평방 </td></tr><tr><td> 30 MHz의 함수 발생기 합성 </td><td> Stanfor 연구 시스템 </td><td> DS345 </td><td></td></tr><tr><td> 현재 증폭기 </td><td> 펨토 </td><td> DLPCA-200 </td><td></td></tr><tr><td> 멀티 AFM </td><td> Veeco, 산타 바바라, CA </td><td></td><td> Nanoscope-V 컨트롤러 장착 </td></tr><tr><td> DAQ 카드 </td><td> 내쇼날 인스트루먼트 </td><td> NI-PCI-6115 </td><td></td></tr><tr><td> 금속 PT 프로브 </td><td> RMNano </td><td> 12Pt3008 </td><td></td></tr><tr><td> MATLAB 소프트웨어 </td><td> Mathworks </td><td></td><td></td></tr><tr><td> LabView 소프트웨어 </td><td> 내쇼날 인스트루먼트 </td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

동시 수량 전도성과 afm을 사용하여 유기 태양 광 재료의 기계적 성질 측정

Concurrent Quantitative Conductivity and Mechanical Properties Measurements of Organic Photovoltaic Materials using AFM

유기 태양 광 (OPV) 재료는 나노 미터 스케일에서 본질적으로 inhomogeneous입니다. OPV 재료의 Nanoscale inhomogeneity는 태양 광 디바이스의 성능에 영향을 미칩니다. 따라서, 구성뿐만 아니라 OPV 재료의 전기적 특성의 공간적 변화에 대한 이해를하는 것이 앞으로 PV 기술을 이동 파라마운트 중요합니다.이 글에서 1,2가, 우리는 서브와 OPV 재료의 전기 및 기계적 성질의 양적 측정을위한 프로토콜을 설명 -100 nm의 해상도를 제공합니다. 현재, 재료 특성 측정은 일반적으로 만 질적 정보를 제공 상용 AFM 기반 기술 (PeakForce, 전도성 AFM)를 사용하여 수행했습니다. 저항뿐만 아니라 Young의 계수는 원형 ITO / PEDOT에 우리의 방법을 사용하여 측정의 값 : PSS/P3HT : PC 61 BM 시스템은 문학 데이터와 잘 일치합니다. P3HT는 : PC 61 BM의 조화는 BM-풍부하고 P3HT 풍부한 PC 61로 분리 domaiNS. PC 61 BM-풍부하고 P3HT 풍부한 도메인의 기계적 성질은 필름의 표면에 도메인 속성을 허용하는 다릅니다. 중요한 것은, 기계 및 전기 데이터를 결합하여 필름의 두께를 측정 전기적 특성 변화와 필름의 표면에 도메인 구조의 상관 관계 할 수 있습니다.

측정의 영의 계수와 저항지도 (그림 3) 현재 전형적인 결과는 위에서 설명한. ITO / PEDOT의 기계 및 전기 속성 : PSS/P3HT : PC 61 BM 스택은 부정적인 (-10 V), 긍정적 (6 V) AFM 프로브에 적용 전압에서 측정되었다. AFM 탐침과 샘플 사이의 정전 상호 작용과 관련된 이미징 유물은 AFM을 사용하여 기능적 특성의 정량적 측정을위한 일반적인 문제입니다. 다른 전압에서 측정 영의 moduli의 크기의 유사성은 정전기 유물에 대해 위에서 설명한 측정 프로토콜의 견고을 보여줍니다. 종종 물질에서 화학적 구성의 변화는 영의 계수의 로컬 변경 사항과 연결되어 있습니다. 본 연구에 사용 된 샘플은 상단 전극이없는 태양 전지 장치입니다. 상단 레이어 (P3HT : PC 61 BM) 스택에서의 태양 전지 활성층입니다 convers전기로 빛의 이온이 발생합니다. 태양 전지 성능은 강력하게 활성화 된 레이어의 형태, 화학 조성에 따라 달라집...

유기 태양 광 (OPV) 재료는 나노 미터 스케일에서 본질적으로 inhomogeneous입니다. OPV 재료의 Nanoscale inhomogeneity는 태양 광 디바이스의 성능에 영향을 미칩니다. 이 논문에서, 우리는 하위-100 나노 미터 해상도 OPV 재료의 전기 및 기계적 성질의 양적 측정을위한 프로토콜을 설명합니다.

동시 수량 전도성과 AFM을 사용하여 유기 태양 광 재료의 기계적 성질 측정

Organic photovoltaic  (OPV) materials are inherently inhomogeneous at the nanometer scale. Nanoscale  inhomogeneity of OPV materials affects performance ...

다음 실험의 전반적인 목적은 형태학적 구조와 전기적 성능의 상관관계를 통해 상분리된 풀러렌 고분자 블렌드의 전도성 메커니즘을 이해하는 것입니다. 고분자 블렌드의 형태학적 구조와 전기적 특성은 유기 태양 전지 내부에서의 성능을 결정하는 두 가지 주요 요인입니다. 샘플의 형태학적 구조와 전기적 성능의 상관관계는 자체 제작한 컨트롤러와 데이터 수집 시스템이 장착된 원자간력 현미경을 사용하여 샘플의 기계적 및 전기적 특성을 동시에 측정함으로써 도출됩니다.이는 A FM 프로브와 시료 표면 사이의 힘의 거리 의존성 및 A FM 프로브와 시료 사이의 전류 거리 의존성에 대한 공간 분해 데이터를 수집하는 데 사용되며, 두 번째 단계로 스캔의 각 지점에서 수집된 힘-거리 및 전류-거리 곡선을 자동 분석합니다. 이를 통해 접촉, 강성, 탈착력 및 전류에 대한 고해상도 맵을 생성합니다. 다음으로, 근사 접촉 역학 모델을 적용하여 접촉, 강성 및 전류 데이터를 수학적으로 변환함으로써 시료의 영률(young's modulus)과 저항을 구합니다.본 결과는 기계적 특성을 기반으로 샘플 내 도메인의 화학적 성질을 식별하며, 동시에 기계적 및 전기적 특성을 측정함으로써 블렌드의 폴리머 풍부 상과 풀러렌 풍부 상의 전도도 차이를 정량적으로 나타냅니다. 이 방법은 활성층 모폴로지가 소자 성능에 미치는 영향과 활성층의 상 조성과 전기적 특성 사이의 상관관계를 이해함으로써, 유기 태양전지의 효율 및 안정성과 같은 유기 태양전지 개발 분야의 핵심 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 또한, 이 방법은 유기 전자 재료 및 배터리와 같은 다른 시스템에도 적용될 수 있습니다.다른 전도성 매핑 방법과 비교했을 때 이 기술의 주요 장점은 팁과 시료의 접촉 면적에 따른 불확실성이 사실상 제거된다는 점입니다. 이는 계면 특성을 훨씬 더 명확하게 파악할 수 있음을 의미합니다. 신호 획득을 위해 시료를 준비하십시오.상부 전극이 없는 P3HT-PCBM 고분자 태양전지 샘플을 준비합니다. 이를 원자 힘 현미경용 외부 전기 커넥터가 포함된 샘플 홀더에 장착하십시오. 그다음, NanoScope V 컨트롤러가 장착된 상용 멀티모드 원자 힘 현미경에 샘플 홀더를 연결합니다.전도성 프로브를 A FM 프로브 홀더에 장착하고, 홀더를 현미경에 설치하십시오. 이제 프로브 어셈블리를 외부 전류 증폭기에 연결하십시오. 전류 증폭기의 출력은 디지털 데이터 수집 카드(acquisition card)로 연결됩니다.A FM 프로브, 시료 및 A FM 전압원 사이에 전기적 연결을 형성하기 위해 프로브만을 사용하십시오. A FM 굴곡 출력(힘 신호)과 시료 높이 출력(거리 신호)을 디지털 데이터 수집 카드에 연결하십시오. 디지털 데이터 수집 카드의 수집 속도를 초당 250,000 샘플로 설정하고 수집 시간을 1초로 설정하십시오.다음으로, AFM 프로브와 태양전지 전극 시료 사이에 원하는 바이어스를 인가합니다. 본 실험에서는 +6 V와 -10 V에서 연구를 수행하였습니다. 이제 AFM을 peak force 모드로 설정하고, peak force set point 30 nN, 지지 진폭(support oscillation amplitude) 300 nm, 지지 진동수(support oscillation frequency) 2 kHz, 스캔 속도 1 Hz, 해상도 512 x 512 픽셀의 조건으로 지형 데이터를 수집합니다.A FM 프로브의 전류 신호에서 발생하는 노이즈 레벨은 원활한 신호 수집을 방해할 수 있습니다. 이러한 문제가 발생하는 경우, A FM 프로브 전류 증폭기와 전압원 사이의 연결을 위한 다양한 배선 방식을 시도하십시오. 지형 데이터 수집과 동시에 힘-거리 및 전류-거리 곡선을 수집하십시오. 본 과정에서는 LabVIEW를 사용하여 이를 수행합니다.실험의 Matlab 제어. 데이터 분석은 타임스탬프가 기록된 현재의 힘 및 거리 신호를 MATLAB으로 읽어 들이는 것으로 시작합니다. 사용된 설정에 따라 2000개의 힘-거리 및 거리-전류 곡선을 생성합니다.첫 번째 스캔 라인의 경우, 곡선의 수는 지지대 진동 주파수와 스캔 속도의 함수입니다. 여기에 파란색으로 표시된 강제 거리 데이터가 포함된 대표 곡선이 제시되어 있으며, 접촉 강성은 다이어그램에 정의된 각도 alpha와 풀오프 힘(pull-off force)의 값으로 주어집니다. 반응 중 힘의 첫 번째 최솟값 또한 각 곡선에서 표시되므로, 이를 통해 접촉 강성과 풀오프 힘을 결정하십시오.다이어그램의 빨간색 곡선은 포스 커런트 데이터이며, 지지대가 진동의 후퇴 부분을 시작할 때부터 프로브가 표면에서 분리될 때까지의 전류 평균값을 커런트라고 하며 그 값이 표시되어 있습니다. 이 데이터를 사용하여 각 곡선에 대한 이 커런트 값을 결정하여 완성하십시오. 접촉 강성, 풀오프 힘 및 커런트 맵의 첫 번째 스캔 라인은 지형 신호와 일치시키기 위해 이 각 양들에 대해 2000개의 동일 간격 데이터 포인트를 512개 포인트로 보간합니다.512개의 각 스캔 라인에 대해 이 단계들을 반복합니다. 결과 이미지의 예시가 제시되어 있으며, 왼쪽 상단은 지형 측정 결과이고, 오른쪽 상단은 공간 분해능 펄오프 힘(pull-off force) 측정 결과입니다.왼쪽 하단은 접촉 강성을 나타냅니다. 오른쪽 하단은 상부 전극이 없는 P3HT:PCBM 고분자 태양전지 샘플에 -10 V를 가했을 때의 전류를 나타내며, 이미지 크기는 10 µm × 10 µm입니다. AFM 프로브와 표면 사이의 접촉 면적 변화를 고려함으로써 이탈력, 접촉 강성 및 전류 이미지 간의 상관관계를 제거할 수 있습니다.실험 과정에서 데이터와 표시된 방정식을 사용하여 영률(Young's modulus) E와 비저항(resistivity) $\rho$를 구하십시오. 변수들은 여기에 표시된 텍스트 프로토콜에 정의되어 있으며, 이는 앞서 보여준 시료의 계산된 영률을 나타냅니다. 바이어스 전압은 -10 V입니다.영률(Young's Modulus)이 서로 다른 두 종류의 도메인이 나타납니다. 폴리머가 풍부한 영역은 청색 도메인으로 나타나며, 필러가 풍부한 영역은 진한 적색으로 나타납니다. 비저항 맵은 태양전지 층 간의 전기적 연결성에 대한 정보를 제공합니다.동일한 시료의 다른 영역에서 측정한 공간 분해능 영률(youngs modulus)과 비저항 결과입니다. 이번에는 6V의 바이어스 전압을 인가하였으며, 흰색 화살표는 완전히 농축된 도메인 영역을 가리킵니다. 비저항이 바이어스 전압의 극성에 따라 전환됨에 유의하십시오.이 절차를 따르면 해당 영역은 음의 바이어스가 인가될 때 낮은 비저항을, 양의 바이어스가 인가될 때 높은 비저항을 나타냅니다. 전력 변환 효율 측정과 같은 다른 방법들을 통해 유기 태양전지 활성층의 모폴로지와 소자 성능 간의 상관관계 분석과 같은 추가적인 의문점들을 해결할 수 있습니다.

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이 논문은 원자 힘 현미경 (AFM)을 사용하여 microindentation을 통해 살아있는 세포의 기계적 특성을 특성화 할 수있는 프로토콜을 보여줍니다.

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불규칙한 시료에서 길이 스케일을 프로브하는 중성자 산란 기술로 스핀 에코 해결 방목 발생발생(SERGIS)을 활용하는 데 진전이 이루어지고 있다. [6,6]-페닐-C61-부티릭 산 메틸 에스테르의 결정성술은 SERGIS 기술과 광학 및 원자력 현미경 검사법에 의해 확인된 결과를 사용하여 조사되었다.

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이 문서에서는, 우리는 전기, 설명 전자 상자성 공명, 및 유기 전자 응용 프로그램에 대 한 유기 화합물을 분석 자외선 보이는 및 적외선 근처 spectroelectrochemical 방법.

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여기에서, 우리는 세포와 조직에 나노 및 마이크로 들여 쓰기 공구로 작동하는 원자력 현미경 검사법 (AFM)를 제시합니다. 이 계측기는 시료의 3D 표면 지형과 세포벽 Young의 계수및 터거 압력을 포함한 기계적 특성을 동시에 수집할 수 있습니다.

식물 세포 및 식물 조직의 기계적 특성 및 터거 압력을 측정하기 위해 원자력 현미경 검사법 사용

원자력 현미경 검사법 (AFM) 캔틸레버 팁에 프로브 분자의 공유 부착은 물리적 특성의 조사를위한 필수적인 기술입니다. 이를 통해 높은 재현성을 가진 AFM 기반 단일 분자 힘 분광학을 통해 연신력, 탈착력 및 폴리머 길이를 결정할 수 있습니다.

AFM 기반 힘 분광학을 위한 단일 분자의 공유 부착

원자력 현미경 검사법(AFM)은 스캐닝 전기화학 현미경(SECM)과 결합되어 AFM-SECM을 동시에 나노스케일의 물질 표면에 고해상도 지형 및 전기화학 적 정보를 획득하는 데 사용할 수 있습니다. 이러한 정보는 나노 물질, 전극 및 생체 재료의 국소 표면에 이질적 특성(예: 반응성, 결함 및 반응 부위)을 이해하는 데 중요합니다.

하이브리드 원자력 현미경 -스캐닝 전기 화학 현미경 (AFM-SECM)을 사용하여 나노 물질의 표면 전기 화학 활성을 조사

세포벽 생체 역학에 대한 연구는 식물 성장과 형태 형성을 이해하는 데 필수적입니다. 다음 프로토콜은 원자력 현미경을 사용하여 젊은 식물 기관의 내부 조직에서 얇은 1 차 세포벽을 조사하기 위해 제안됩니다.

원자력 현미경을 사용한 살아있는 식물 장기의 일차 세포벽의 기계적 특성 특성 분석

원자력 현미경(AFM) 프로브 팁이 샘플 표면에 가하는 접촉 면적과 힘을 정량화하면 나노 크기의 기계적 특성을 측정할 수 있습니다. 탄성 계수 또는 기타 나노기계적 특성을 측정하기 위해 연질 및 경질 샘플의 공기 또는 유체에서 AFM 캔틸레버 기반 나노인덴테이션을 구현하는 모범 사례에 대해 설명합니다.

원자력 현미경 캔틸레버 기반 나노인덴테이션: 공기 및 유체의 나노 스케일에서 기계적 특성 측정

나노 단위 분해능의 대규모 샘플 검사는 특히 나노 가공 반도체 웨이퍼의 경우 광범위한 응용 분야에 사용됩니다. 원자력 현미경은 이러한 목적을 위한 훌륭한 도구가 될 수 있지만 이미징 속도에 의해 제한됩니다. 이 작업은 AFM의 병렬 액티브 캔틸레버 어레이를 활용하여 높은 처리량과 대규모 검사를 가능하게 합니다.

고처리량 대규모 시료 검사를 위한 Quattro-Parallel Cantilever 어레이를 사용한 Active Probe Atomic Force Microscopy

학습하세요 유기 태양광 재료의 기계적·전기적 특성을 동시 수량 전도성과 AFM을 이용해 측정하는 방법을. 100nm 이하 해상도로 영률과 저항을 정량 분석하여 태양전지 성능 최적화에 활용합니다.

동시 수량 전도성과 AFM을 사용하여 유기 태양 광 재료의 기계적 성질 측정

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