Name: 의 제작 펄스 레이저 증착에 의해 투명 실시 산화물 나노 설계 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-02-27T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 27 s
Description: 학습하세요 펄스 레이저 증착(PLD)을 이용하여 알루미늄 도핑 아연 산화물(AZO) 박막의 나노 구조를 정밀하게 제어하는 방법을. 배경 가스 압력을 조절하여 투명한 콤팩트 구조와 계층적 나노 트리 구조를 구현할 수 있습니다.

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1. 기판 준비 <ol><li> 1cm에게시 웨이퍼에서 X 1cm 실리콘 기판을 잘라 실리콘은 SEM 특성 (비행기보기 및 단면)에 좋습니다. </li><li> 1cm에게 X 1cm 유리 (소다 석회, 두께 1mm)를 잘라 유리는 광학 및 전기 특성에 적합합니다. </li><li> 연락처는 유리 기판에 필요한 경우, AU 연락처는 마스크를 사용하여 진공 상태에서 증발 할 수 있습니다. 보증금 AU, 끊을 보증금을 50 nm의 접착력을 향상시키는 내부와 같은 크롬의 10 nm의. </li><li> (예 : 에틸렌 테트라 플루오르 에틸렌, ETFE) 1cm에게 X 1cm 폴리머 샘플을 잘라 버릴거야. </li><li> 5-10 분 동안 이소프로판올에 sonicating하여 기판을 청소하고 N이 흐름을 이용하여 건조 이소프로판올에 린스. </li></ol> 2. 레이저 매개 변수의 레이저 정렬 및 선택 <ol><li> ND 따뜻한 - 업 : YAG 레이저와 사분의 일 고조파 발생기 (FHG)를 사용하여 선택 IV 고조파 방출 (266 nm의 파장이) 두 SE로 구성폭포에서 cond 고조파 발생기 (SHG). </li><li> 2 %의 중량를 탑재합니다. 알 2 O 3 :. 대상 속이는에서 ZnO 원형 대상 (2 &quot;직경)의 타겟 회전과 번역을 시작하고 최대 수직 범위를 설정 대상의 중심에 레이저 자리를 정렬 레이저 스폿은 외부에 손을 대면 절대 있는지 확인합니다. 강철 반지는 목표를 해결하기 위해 사용됩니다. 대상이 전체 대상 표면의 균일 절제를 할 수있는 로토 - 병진 운동과 함께 이동합니다. </li><li> 반복 속도 (예 : 10 Hz에서) 및 펄스 에너지 (예 : 75 MJ)를 선택합니다. 전원 측정기에 의해 펄스 에너지와 모니터 레이저 안정성을 조정합니다. </li><li> 선택한 위치로 초점 렌즈를 이동하고 그 자리의 크기를 측정 할 수있는 대상에 연결된 민감한 종이를 사용합니다. 종이에 초점 렌즈 화재 1-5 레이저 샷의 위치하십시오. 1 J / cm 2의 레이저 fluence를 할 수있는 렌즈 위치를 선택합니다. </li></ol> 3. PLD 설정증착 매개 변수의 D 선택 <ol><li> 기판 위치 정렬 <ol><li> 정렬 테스트를위한 기판으로 2 &quot;직경에 대한 원형 종이 시트를 탑재합니다. </li><li> 대상 - 투 - 기판 거리 D TS = 50 mm까지 기판 홀더를 이동합니다. </li><li> 진공 레벨이 10 -2 아빠!에 도달 할 때까지 기본 및 turbomolecular 펌프와 챔버를 펌핑 시작 </li><li> 가스 유형 (예 : 산소)를 선택하고 적절한 가스 압력을 (섹션 4와 5 참조) 할 속도와 가스의 흐름을 펌핑 조정합니다. 원형 코로나를 통해 균일 한 막 두께를 확보 할 수 깃털 센터와 관련하여 기판 속이는 오프 축 XY 위치를 조정합니다. </li><li> 빔 마개 / 전원 미터를 제거하여 절개를 시작합니다. 목표는 새로운 또는이 오랜 기간 동안 사용되지 않은 경우,이 사전 절제가 대상을 청소하는 데 필요한 경우. </li><li> 보증금 파페에 볼 수 있습니다 때 절개를 중지R은 뷰포트에서 찾고. </li></ol></li><li> 플라즈마 기둥 길이의 결정 <ol><li> 단계 3.1.1를 따르십시오. 3.1.5까지 절제하는 동안 0.5과 디지털 카메라로 사진을 찍을 - 1 초 축적 시간을 평균으로 다른 플라즈마 남게 이상. </li><li> 참조 (그림 3 참조) D TS을 취하는 사진에서 보이는 플라즈마 깃털의 길이를 측정합니다. </li></ol></li><li> 필름 두께의 보정 <ol><li> 대상 (예 100mm 등)에서 멀리 기판을 이동하고 대상에서 D TS와 같은 거리에있는 석영 마이크로 잔액 (QCM)를 이동합니다. </li><li> 보증금 1000 레이저 샷 (예 : 1 &#39;40 &#39;&#39;)과 증착 질량 값을 측정 한 다음 거리에 QCM 이동합니다. </li><li> 1.1로시 기판을 탑재합니다. </li><li> 테스트 샘플을 입금 (예 : 18,000 레이저 샷 즉, 30 &#39;)와 c에 단면 SEM 이미지를 사용증착 속도 (NM / 펄스)를 alibrate. </li></ol></li></ol> 4. Nanoengineered 아조 영화의 증착 <ol><li> 접착제 테이프를 사용하여 샘​​플 홀더 속이는 섹션에서 1로 준비된 기판을 탑재합니다. </li><li> 3.1.3 - 3.1.2 단계를 따르십시오. </li><li> 기판 회전을 시작합니다. </li><li> 소형 아조 필름의 증착 <ol><li> 20 sccm (압력 10 -2 아빠 범위에있는)에서 75-100 W 및 아르곤 가스 유량 100 EV, RF 전력에 이온 총과 세트 이온 에너지 전환합니다. 아르곤과 깨끗한 기판 + 5-10 분을위한 이온 총. 청소 치료 가까이에 가스 유입 후와 아르곤을 제거 할 수있는 챔버를 펌프. </li><li> 산소 가스를 넣고이 아빠 산소가 속도와 가스 유량을 펌핑 조정합니다. </li><li> 18,000 샷 (30 &#39;)에 대한 절제와 보증금을 시작합니다. 단계 3.2 결정 깃털의 길이는 동일 절제 확인 중. </li><li> 중지 절제 가까이 g입구로 챔버를 펌프. </li></ol></li><li> 계층 구조의 아조 필름의 증착 <ol><li> 산소 가스를 넣고 160 아빠 산소가 속도와 가스의 흐름을 펌핑 조정합니다. </li><li> 18,000 샷 (30 &#39;)에 대한 절제와 보증금을 시작합니다. 단계 3.2 결정 깃털의 길이는 동일 절제 확인 중. </li><li> 챔버를 펌프, 절제, 가까이에 가스 유입를 중지합니다. </li></ol></li><li> 챔버를 환기하고 샘플을 제거 </li></ol> 5. 전기 광학 특성 <ol><li> 네 프로브 기술을 (예 반 데르 Pauw 방법)를 사용하여 인 비행기 수송 특성을 측정합니다. 연락처 계획에 대한 그림 4를 참조하십시오. 프로브 전류의 일반적인 값은 10mA 범위 제 1 μA에 있습니다. 성능은 더 나은 두께 균일 성을 (약 5 %) 보장하기 위해 0.7 cm X 0.7 cm로 감소 샘플 영역에 수행됩니다. </li><li> optica 측정샘플과 베어 기판의 난 투과율. 유리 / 필름 인터페이스에서 1로 강도를 설정하여 기판 기여에 대한 스펙트럼을 수정합니다. 정확한 보정 프로 시저에 대한 예제는 입사 빔을 마주 유리 기판에 장착되어 있는지 확인하십시오. 400-700 nm의 범위에서의 평균 투과율을 계산하여 가시 광선 투명도를 결정합니다. 빛의 분산 비율을 측정하기 위해 150mm 직경 통합 영역을 사용하여, 안개 계수가 전체 전송 빛 (즉, 분산 앞으로 전송)에 의해 분산 된 일부를 나누어 계산 될 수있다 그림 5를 참조하십시오. </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>

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플라즈마 깃털 모양 특히 가스의 존재에 밀접하게 절제 프로세스에 관련되어, 육안 검사에 의해 플라즈마 깃털을 모니터링하면 증착을 제어하는​​ 것이 중요합니다. 산화물 타겟을 흡열하여 금속 산화물을 증착 할 때, 산소는 절제 과정에서 산소 손실을 지원하기 위해 필요합니다. 낮은 산소 배경 가스 압력에서 증착 된 물질은 산소 공석이있을 수 있습니다. 이 효과는 가스 압력을 증가시켜 감소된다. 형태학 가스 혼합물 (: O 2 또는 그 : 즉, 아르곤 O 2)의 화학량 론을 분리하려면 사용할 수 있습니다 : 불활성 가스 조성과 화학량 론을 조정하는 형태, 반응성 가스를 조정 할 수 있습니다. 진공 또는 낮은 배경 가스 압력 (몇 아빠보다 일반적으로 적은)에서 PLD는 일반적으로 ablated 종의 높은 운동 에너지 증착 (EV / 원자의 수백까지 IE)로 연결됩니다. 이 결국 영화 delaminati 될 수 있습니다 내부 응력의 축적 될 수 있습니다있습니다. 아조...

펄스 레이저 증착 (PLD)는 필름 (그림 1 참조) 1 성장 기판에 증착 될 수있다 ablated 종의 플라즈마 형성에 결과 고체 타겟의 레이저 절제를 고용합니다. 배경의 분위기 (불활성 또는 반응성)과의 상호 작용은 가스 상태 (그림 2 참조) 2,3에 균일 클러스터 핵을 유도하는 데 사용할 수 있습니다. PLD에 의한 물질 합성에 대한 전략을주의 깊게 PLD 과정에서 생성 된 플라즈마 역학을 제어하여 상향식 접근 재료 특성의 조정에 기반을두고 있습니다. 클러스터 크기, 운동 에너지와 구성은 4,5 형태학 및 구조 변화의 영화 성장과 결과에 영향을 증착 매개 변수의 적절한 설정에 의해 다양 할 수 있습니다. 이용하여 방법은 우리가 (예 : WO 3, 자세 4 O 4, 알 2 O 3 산화물의 숫자에 대해 시연 여기에 설명차 티오 2) nanoscale 6-11의 자료 구조를 수정하여 형태를 조정하는 기능, 밀도, 다공성, 구조 주문, 화학량 론과 단계의 학위를 취득했습니다. 이 특정 응용 프로그램 12-16에 대한 자료의 디자인을 할 수 있습니다. 태양 광 응용 프로그램을 참조하여, 우리는 계층 염료 sensitized 태양 전지에 photoanodes로 고용 할 때 13 흥미로운 결과를 보여주는 &#39;나무의 숲&#39;과 유사한 나노와 mesostructure (DSSC에 조립 나노 입자 (&lt;10 nm 정도)가 주최 nanostructured 티오 2 합성 ) 17. 이러한 이전 결과를 바탕으로 우리는 투명 전도성 산화물 등의 알 - 도핑 된 ZnO (아조) 영화의 증착에 대한 프로토콜을 설명합니다. 투명 실시 산화물 (TCOs)는 저항 &lt;10 -3 옴 - cm와 80 % 이상 광 transmi를 표시하는 높은 밴드 갭 (&gt; 3 EV) 무거운 도핑에 의해 지휘자로 변환 자료입니다눈에 보이는 범위의 ttance. 그들은 이러한 터치 스크린과 태양 전지 18-21 많은 응용 프로그램을위한 핵심 요소이며, 그들은 일반적으로 스퍼터링, 펄스 레이저 증착, 화학 기상 증착, 스프레이 열분해 및 솔루션 기반 화학 방법과 같은 다른 기법으로 재배하고 있습니다. TCOs 중 인듐 - 주석 산화물 (ITO)이 널리는 낮은 저항에 대한 연구되었지만 높은 비용과 인듐의 낮은 가용성의 단점을 앓고. 연구는 현재 F-도핑 된 SnO 2 (FTO), 알 - 도핑 된 ZnO (아조)와 F-도핑 된 ZnO (FZO)과 같은 인듐 - 무료 시스템으로 이동합니다. 사고 빛의 지능형 관리 (빛 트래핑)를 제공 할 수 전극은 태양 광 애플리케이션을위한 특히 재미 있습니다. 빛의 파장 (예 : 300-1,000 nm 정도)에 좋은 컨트롤에 필적하는 규모의 변조 구조와 morphologies를 통해 분산 가시 광선에 가능성을 이용하려면영화 형태 및 클러스터 조립 아키텍처가 필요합니다. 특히 우리는 형태와 아조 필름의 구조를 조정하는 방법에 대해 설명합니다. 컴팩트 아조은 저압 (2 아빠 산소)에 있으며, 룸 온도에서 증착은 낮은 저항 (4.5 × 10 -4 옴 cm)와 아조은 높은 온도에서 증착과 경쟁력 가시 광선 투명도 (&gt; 90 %)을 특징으로하는 동안 아조 계층 구조는이 구조는 80 %, 22,23 이상으로 연기 계수와 강력한 빛의 분산 기능을 표시 100 아빠! 위의 O 2 압력에서 흡열에 의해 얻어진다.

<table border="1"><tbody><tr><td> 시약 / 재료의 이름 </td><td> 회사 </td><td> 카탈로그 번호 </td></tr><tr><td> 펄스 레이저 </td><td> 연속체 - Quantronix </td><td> Powerlite 8010 </td></tr><tr><td> 파워 미터 </td><td> 응집성의 </td><td> FieldMaxII-TO </td></tr><tr><td> 이온 건 </td><td> 맨티스 출발지 </td><td> RFMax60 </td></tr><tr><td> 질량 유량 제어기 </td><td> Mks </td><td> 2179 ° </td></tr><tr><td> 석영 크리스탈 Microbalance </td><td> Infcon </td><td> XTC / 2 </td></tr><tr><td> 배경 가스 </td><td> Rivoira - Praxair </td><td> 5.0 산소 </td></tr><tr><td> 목표 </td><td> 커트 Lesker </td><td> (요청했다) </td></tr><tr><td> 이소프로판올 </td><td> 시그마 알드리치 </td><td> 190764-2L </td></tr><tr><td> 소스 미터 </td><td> Keithley </td><td> K2400 </td></tr><tr><td> 자석 키트 </td><td> Ecopia </td><td> 0.55T - 키트 </td></tr><tr><td> 분광 광도계 </td><td> PerkinElmer </td><td> 람다 1050 </td></tr></tbody></table>

의 제작 펄스 레이저 증착에 의해 투명 실시 산화물 나노 설계

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

배경 가스의 존재에 나노초 펄스 레이저 증착 (PLD)는 수있는 플라즈마 깃털 확장 역학의 적절한 제어에 의해 조정할 수 형태, 구조, 밀도 및 화학량 론과 금속 산화물의 증착. 이러한 융통성은 나노 크기의 클러스터의 계층 구조 조립이 특징으로 작고 조밀 한 nanoporous에서 nanostructured 영화를 만들어 악용 할 수 있습니다. 특히 우리는 태양 광 발전 장치의 투명 전극으로 알 - 도핑 된 ZnO (아조) 영화의 두 종류를 조작 할 수있는 자세한 방법 설명 : 낮은 O 2 압력 1), 예술의 상태로 전기 전도성 및 광학 투명 가까이있는 소형 영화 찌르다 아르 나노 나무 숲을 닮은 2) 높은 빛의 분산 계층 구조, 투명 실시 산화물 (TCO)이 같은 유기 광전지 (OPVs)에 사용되는 폴리머와 같은 열 민감한 자료와 호환을 위해 실온에서 증착 될 수있다높은 압력에서 uced. 이러한 구조는 높은 안개 계수를 표시 (&gt; 80 %)와 빛을 트래핑 능력을 향상시키기 위해 악용 될 수 있습니다. 아조 영화에 대한 설명 여기 방법 등 할아버지 2, 알 2 O 3, WO 3 자세 4 O 4와 같은 기술 응용 프로그램에 관련된 다른 금속 산화물에 적용 할 수 있습니다.

산소 분위기에서 PLD에 의한 아조의 증착이 낮은 배경 가스 압력 (즉, 두 PA)와 높은 압력 (즉, 160 PA)의 계층 조립 클러스터로 구성 메조 기공 숲과 같은 구조의 컴팩트 한 투명 전도성 필름을 생산하고 있습니다. 자료는 그의 사이즈 2 파 22에서 최대 (30 nm 정도)입니다 nanocrystalline 도메인로 구성되어 있습니다. ablated 종 및 배경 가스 사이의 충돌로 인해 플라즈마 깃털의 모양과 길이는 챔버의 산소 압력이 크게 달라집니다. (그림 2와 그림 3의 사진에서 스키마를 참조). 이러한 현상의 결과로서, 두 증착 정권이 식별 될 수있다 : 낮은 압력에서 (&lt;10 PA) 영화 성장에 직교 주상 구조 컴팩트 한 영화의 결과로, 원자 별 원자, 높은 증착 운동 에너지 방식으로 이루어집니다 기판 표면 (그림 6). 가스 단계에서 높은 압력에서 (&gt; 10 PA...

우리는 배경 가스의 존재에 나노초 펄스 레이저 증착 (PLD)에 의해 nanostructured 산화물 박막을 증착 할 수있는 실험 방법을 설명합니다. 알 - 도핑 된 ZnO (아조) 영화이 방법을 사용하여 소형에서 계층 적 나노 나무 숲으로 구성까지, 증착 될 수있다.

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

본 실험의 목적은 광전 응용 분야를 위해 펄스 레이저 증착법으로 성장시킨 알루미늄 도핑 산화아연의 형태와 구조를 조정하는 것입니다. 이는 나노초 레이저 펄스로 산화아연-산화알루미늄 타겟을 어블레이션하여 두 번째 단계로 타겟에서 방출되는 원자 종의 플룸을 생성함으로써 달성됩니다. 어블레이션 동안의 배경 가스 압력을 제어하여 증착 공정을 조정합니다.다음으로, 가스 압력에 따라 조밀한 구조 또는 Lumina 또는 나노 다공성 계층 구조의 알루미늄 도핑 산화아연 박막을 성장시키며, 그 결과 조밀한 구조에서는 높은 투명도가 나타나고 계층 구조에서는 강한 산란이 발생하는 것이 확인되었습니다. 이 기술의 주요 장점은 조밀한 박막부터 나노 포어 숲 형태의 시스템에 이르기까지 다양한 구조적 모폴로지를 구현할 수 있는 다재다능함에 있습니다. 또한, 이 공정은 다양한 금속 및 산화물에도 적용될 수 있습니다.이 방법은 강한 빛 산란 능력을 갖춘 투명 전극과 같이 태양광 전지에 잠재적으로 유용한 새로운 재료를 제작하는 데 도움이 될 수 있습니다. 진공 기술 및 레이저 기술과 관련된 다양한 전문 지식으로 인해 증착 단계를 익히기가 어렵기 때문에, 이 방법에 대한 시각적 시연이 매우 중요합니다. 먼저 증착이 이루어질 기판을 준비하는 것으로 시작하십시오.실리콘 웨이퍼, 1 mm 두께의 소다 석회 유리, 그리고 폴리머 샘플 각각에서 1 cm x 1 cm 크기의 정사각형 조각을 여러 개 절단합니다. 기판을 이소프로판올에서 5~10분 동안 초음파 세척하여 깨끗하게 만듭니다.첫 번째 단계로 이소프로판올로 헹군 후 질소 흐름을 이용해 건조합니다. 네오디뮴 YAG 레이저를 예열합니다. 두 개의 제2고조파 발생기를 직렬로 연결한 제4고조파 발생기를 사용하여 266 nanometer 파장의 빛을 생성합니다.다음으로, 산화아연 내 산화알루미늄이 중량 대비 2% 포함된 직경 2인치의 원형 타겟을 증착 장치의 타겟 매니퓰레이터에 장착합니다. 입사각 40도에서 45도로 타겟의 중심에 레이저를 조사합니다. 타겟의 회전 및 이동을 시작합니다.이는 항상 균일한 어블레이션을 보장하기 위해 수행됩니다. 레이저 스폿이 타겟을 고정하는 데 사용되는 외부 스틸 링에 닿지 않도록 이동의 수직 범위를 설정하십시오. 이제 레이저 반복률과 펄스 에너지를 선택하십시오.본 시연에서는 각각 10 hertz 및 75 millijoules를 사용합니다. 빔을 차단하고 파워 미터로 레이저 안정성을 모니터링하십시오. 다음 단계로, 타겟에 감광지를 부착하십시오.스팟 크기를 측정하려면, 레이저 플루언스가 제곱센티미터당 약 1줄(1 J/cm²)이 되는 거리까지 포커싱 렌즈를 타겟으로부터 이동시킵니다. 종이에 레이저를 1~5회 조사하여 이를 테스트하십시오. 각 렌즈 후보 위치에서 종이를 제거하십시오.완료되면, 먼저 정렬 테스트를 위해 직경 2인치의 원형 종이 시트를 기판 홀더에 장착하십시오. 기판 홀더를 타겟-기판 간 거리 50 millimeters가 되도록 이동시킵니다. 챔버의 진공도가 0.01 pascal에 도달할 때까지 펌핑을 시작하십시오.진공도가 설정되면, 가스 종류를 선택하고 펌핑 속도와 가스 유량을 조절하여 적절한 가스 압력을 맞춥니다. 본 실험에서는 160 pascals의 산소를 사용합니다.플룸 중심에 맞춰 축의 기판 홀더 XY 위치를 조정합니다. 이렇게 하면 샘플 홀더가 회전할 때 원형 코로나 영역에 걸쳐 균일한 박막 두께를 확보할 수 있습니다. 다음으로, 전력계를 제거하고 타겟 이동을 시작하여 어블레이션을 시작하십시오.이 예비 어블레이션은 이후 플라즈마 플룸 길이를 결정하기 위해 타겟을 세척하는 데 필요할 수 있습니다. 뷰포트를 통해 종이 위에 증착물이 보이는 시점에서 0.5초에서 1초의 누적 시간으로 플라즈마 사진 촬영을 시작하십시오. 박막 두께를 보정하기 위해 빔 스토퍼로 어블레이션을 중단하십시오.빈 기판 홀더를 타겟에서 최소 100 millimeters 떨어진 곳으로 이동시켜 치웁니다. 다음으로, 쿼츠 마이크로 밸런스를 실험의 타겟-기판 간 거리인 타겟으로부터 50 millimeters 위치로 이동시킵니다. 어블레이션을 시작하고 타겟에 레이저 샷 1000회를 조사합니다.이 실험은 약 100초가 소요됩니다. 수정 진동자 미세저울(quartz micro balance)의 출력값을 사용하여 표면에 증착된 질량을 결정하십시오. 그 후, 시스템을 다시 대기압 상태로 되돌리고 수정 진동자 미세저울을 이동시키십시오.실리콘 기판을 샘플 홀더에 장착하고, 이전과 같이 시스템의 진공을 잡은 후 원하는 압력으로 원하는 가스 종류를 주입합니다. 이제 약 18,000회의 레이저 샷을 통해 증착 테스트 샘플을 생성합니다. 완료되면 시스템의 진공을 해제하여 샘플을 회수합니다.단면 주사전자현미경 이미지를 사용하여 치밀한 AZO 박막을 증착하기 위한 증착 속도를 보정하고 준비된 기판 중 하나를 장착하십시오. 기판이 적절하게 정렬되면, 기판 홀더를 이동시켜 타겟과 기판 사이의 거리를 50 millimeters로 맞추십시오. 다시 시스템을 100th of a pascal까지 펌핑하여 진공 상태로 만드십시오.해당 압력에 도달하면, 이온건의 기판 회전 스위치를 켜고 이온 에너지를 100 electron volts로, 고주파 전력을 75 to 100 watts로 설정하십시오. 아르곤 가스를 70 cubic centimeters per minute의 유량으로 흘려줍니다. 아르곤 건으로 기판을 5 to 10분 동안 세척하십시오.세척 후, 가스 유입구를 닫고 챔버를 펌핑하여 아르곤을 제거하십시오. 압력이 100th of a pascal로 돌아오면 산소 가스를 주입하십시오. 펌핑 속도와 플럭스를 조절하여 산소 압력을 2 pascal로 유지하십시오.어블레이션을 시작하고 어블레이션 중에 레이저를 사용하여 18,000샷을 조사합니다. 플룸 길이가 동일한 압력에서 이전에 확인된 것과 같은지 확인하십시오. 마지막으로 어블레이션을 중단하고 가스 유입구를 닫습니다.챔버를 펌프 다운한 후, 샘플을 제거하기 위해 벤트합니다. 계층적 구조 필름의 절차도 매우 유사합니다. 이전과 동일하게 기판을 장착하고 배치합니다.시스템을 100 Pa(파스칼)까지 펌핑하고 타겟과 기판의 구동을 시작하십시오. 이 시점에서 산소 가스를 주입하고 펌핑 속도와 가스 유량을 조절하십시오. 압력이 160 Pa이 되면 어블레이션을 시작하여 레이저를 18,000회 조사하십시오.어블레이션 종료 시 플룸 길이가 일정한지 확인한 후, 가스 유입구를 닫고 챔버 내부를 진공 펌프로 배기하십시오. 다시 챔버를 벤트하여 샘플을 꺼냅니다. 산소 분위기에서의 알루미늄 아연 산화물 펄스 레이저 증착은 10 Pascal 미만의 압력에서 산소 압력의 영향을 받습니다.왼쪽에서 보는 바와 같이 10 pascals보다 2 pascals 높은 산소 압력에서 조밀한 투명 막이 형성됩니다. 증착 과정에서 160 pascals의 산소 압력을 가하면 오른쪽에 표시된 것과 같은 메조다공성 숲 모양 구조가 생성됩니다. 알루미늄 징크 옥사이드 막의 빛 투과율과 전기적 특성은 증착 환경의 산소 배경 압력에 따라 달라집니다.상단 그래프에서 광 투과율은 배경 압력이 증가함에 따라 증가하여 결과적으로 90%에 도달하는 것이 확인됩니다. 또한 이 그래프는 400에서 700 nanometer 범위의 헤이즈 인자(haze factor)를 보여줍니다. 산소 배경 압력이 높아짐에 따라 투과된 광자 대비 산란된 광자의 비율 또한 증가합니다. 전기 비저항 역시 배경 압력에 따라 변화하며, 이는 주로 그래프에서 확인할 수 있듯이 제작된 박막의 연결성 차이로 인한 것입니다.10 Pascal 미만의 압력에서 생성된 조밀하고 균일한 박막은 낮은 비저항을 나타냅니다. 불규칙한 포레스트 구조의 박막은 배경 압력이 증가함에 따라 비저항이 증가하며, 숙련된 상태에서 100 pascals일 때 10⁶ ohm centimeters에 도달합니다. 박막의 증착은 두께에 따라 약 1시간에서 수 시간 정도 소요됩니다.이 절차를 수행할 때는 박막 성장 과정 중 모든 증착 파라미터를 제어하는 것이 중요하며, 특히 가시적인 플룸(plume) 길이에 주의를 기울여야 합니다. 이 영상을 시청한 후에는 펄스 레이저 증착(PLD) ZO 박막의 모폴로지를 조절하는 방법, 특히 치밀한 박막과 나노 다공성 박막을 증착하기 위한 적절한 증착 파라미터 설정에 대해 충분히 이해하게 될 것입니다. 고에너지 레이저 작업은 매우 위험할 수 있으므로, 이 절차를 수행하는 동안에는 항상 보호 고글 착용과 같은 예방 조치를 취해야 함을 잊지 마십시오.

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Research

연구

JoVE Journal

Engineering

공학

Femtosecond 레이저 직접 작성이 자주 폴리머와 잔에 세 차원 (3D) 패턴을 생성하는 데 사용됩니다. 그러나, 3D로 패턴의 금속 도전 남아 있습니다. 우리는 800 nm의 중심 femtosecond 레이저를 사용하여 고분자 매트릭스 내부에 내장은 nanostructures를 제​​조하는 방법에 대해 설명합니다.

3D로 연결이 끊긴 실버 Nanostructures를 조작하는 방법

우리는 펄스 레이저 증착법 (PLD), 포토 리소그래피와 마이크로 미터 규모의 복합 산화물 장치를 생성하는 와이어 본딩 기술의 사용을 설명합니다. PLD는 에피 택셜 박막을 성장하기 위하여 이용된다. 포토 리소그래피 및 와이어 본딩 기술은 측정을 위해 실제 디바이스를 생성하기 위해 도입된다.

공간적으로 밀폐 복합 산화물의 제조

산화물 나노 구조는 과학 기술에 새로운 기회를 제공합니다.  LaAlO3 와 SrTiO3 사이의 계면 전도성은 전도성 원자력 현미경 기술을 사용하여 거의 원자 정밀도로 제어 할 수 있습니다.  LaAlO3/SrTiO3 인터페이스에서 전도성 나노 구조를 생성하고 측정하기 위한 프로토콜이 시연됩니다.

작성 및 산화물 나노 구조의 저온 특성

각종 절차는 복합 산화물 박막의 에피 택셜 성장을위한 원자 정의 된 템플릿을 준비하기 위해 설명되어 있습니다. 단결정 된 SrTiO3 3 (001) 및 (3)의 DyScO 화학적 처리는 (110) 기판은 원자 적으로 매끄러운 표면 단일 말단을 수득 하였다. 칼슘이 Nb를 3 O (10) - 나노 시트는 임의의 기판에 원자 적으로 정의 된 템플릿을 만드는 데 사용되었다.

복합 산화물 박막의 에피 택셜 성장을위한 원자 적으로 정의 된 템플릿

이 프로토콜은 비전 도성 표면 상에 박막 전자 장치를 생성하는 층으로 무기 나노 결정 층의 합성 용액 증착을 설명한다. 용매 안정화 잉크는 증착 후 리간드 교환 및 소결 다음 스핀 및 스프레이 코팅을 통해 유리 기판에 대한 전체 PV 소자를 제조 할 수있다.

완전 해결 가공 된 무기 나노 결정 태양 광 발전 장치의 제작

막대의 형태로 산화 아연 열 구조는 미리 입금된 촉매 씨 입자의 사용 없이 졸 기반 화학 기상 증 착을 통해 합성 됩니다. 이 메서드는 확장 가능 하 고 다양 한 기판 실리콘, 석 영 또는 고분자와 호환.

에 어로 졸 기반 구조 금속 산화물의 화학 증기 증 착: 산화 아연 막대

우리 광학 코팅을 위한 향상 된 특성을 가진 매우 얇은 컬러 필름 날조를 위한 자세한 방법 제시. 전자 빔 증발 기를 사용 하 여 기울기 각도 증 착 기술 향상 된 색상 tunability 고 순도 수 있습니다. Si 기판에 Ge 및 Au의 조작된 영화 반사율 측정 및 색상 정보 변환에 의해 분석 되었다.

기울기 각도 증 착을 사용 하 여 미디어를 흡수 하는 높은 가진 매우 얇은 필름의 제조

우리는 금속/LaAlO3/SrTiO3 heterostructures 펄스 레이저 증 착 및 현장에서 마 그 네트 론 스퍼터 링의 조합을 사용 하 여 조작. Magnetotransport와 제자리에서 엑스레이 광전자 분광학 실험을 통해 우리는이 시스템에 준 2 차원 전자 가스의 정전기와 화학 현상 사이 상호 작용 조사.

성장 및 정전기/화학 속성의 금속/LaAlO3/SrTiO3 Heterostructures

고품질 대량 및 박막 (Mg0.25(1-x)CoxNi0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x))의 합성 오와 (Mg0.25(1-x)Co0.25(1-x)Ni0.25(1-x)CuxZn0.25(1-x )) O 엔트로피 안정 산화물 제공 됩니다.

대량 및 Compositionally 변형 엔트로피 안정 산화물의 박막 합성

산화물 물질은 산소 함량을 조정하여 제어할 수 있는 많은 이국적인 특성을 보여줍니다. 여기에서는 펄스 레이저 증착 매개변수를 변경하고 사후 어닐링을 수행하여 산화물의 산소 함량 조정을 보여줍니다. 예를 들어, SrTiO3 기반 헤테로 구조의 전자적 특성은 성장 변형 및 어닐링에 의해 조정됩니다.

성장 및 어닐링 중 산소 공극 제어에 의한 산화물 특성 조정

여기서, 우리는 페로브스카이트 태양전지에서 전자 수송층으로서 사용하기 위해 상이한 산소 유량으로 반응성 스퍼터링에 의한 산화질소 필름 증착에 대한 프로토콜을 제시한다.

반응성 스퍼터링에 의해 증착된 니오비움 옥사이드 필름: 산소 유량의 효과

학습하세요 펄스 레이저 증착(PLD)을 이용하여 알루미늄 도핑 아연 산화물(AZO) 박막의 나노 구조를 정밀하게 제어하는 방법을. 배경 가스 압력을 조절하여 투명한 콤팩트 구조와 계층적 나노 트리 구조를 구현할 수 있습니다.

의 제작 펄스 레이저 증착에 의해 투명 실시 산화물 나노 설계

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