Name: 구리의 원자 조사 단층 촬영 연구 (, 조지아) 괜찮다 2 곡물 경계 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-04-22T12:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 51 s
Description: 학습하세요 CIGS 태양전지의 결정립계에서 원자 탐사 단층 촬영 기법을 활용한 화학적 구성과 구조의 상관관계 분석 방법입니다. 이 기법은 나노스케일에서 결정립계의 불순물 분포를 정밀하게 규명하여 태양전지 효율 향상에 기여합니다.

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이 작품은 독일 연구 재단 (DFG) (계약 CH 943/2-1)에 의해 설립된다. 저자는이 작품에 대한 CIGS 흡수층를 준비 젠트 FÜR Sonnenenergie - 싶게 Wasserstoff-Forschung 바덴 뷔 르템 베르크에서 볼프강 Dittus, 그리고 스테판 Paetel에게 감사의 말씀을 전합니다.

1. CIGS 층 증착 <ol><li> 3 mm 두께의 소다 석회 유리 기판 (SLG) 위에 몰리브덴 스퍼터링 예금 500 나노 미터 (다시 접촉 층). </li><li> 인라인 다단 CIGS 공정 24 CIGS 2 μm의 공동 증발. 레이어 모 다시 접촉에 입금 얻은 CIGS는 그림 1에 표시됩니다. </li><li> X-선 형광 분석기 (XRF)에 의한 CIGS 층의 통합 구성을 측정합니다. 얻어진 CIGS의 조성은 표 1에 나타나있다. </li></ol> 2. APT 분석을위한 특정 사이트 샘플 제작 <ol><li> 나중에 표본에 대한 지원되고, 여러 핀의 행을 얻기 위해 두 개의 반쪽으로 TEM 모 격자를 잘라. 5 중량의 전해 연마에 의해 핀의 끝 홀더와 테이퍼에 반 그리드 TEM을 설치합니다. 아래 팁 직경 &lt;2 μm의 % NaOH를합니다. 이 과정은 입체경을 사용하여 제어 합리적 할 수 있습니다. 그런 다음 다른 홀더 티셔츠 위에 전해 그리드를 탑재모자는 순차적 FIB, TEM, EBSD, 그리고 APT 특성에​​ 최적화되어 있습니다. </li><li> 공장 CIGS 박막에 두 개의 참호를 얻을 수 언더컷 (그림 2A).를 FIB를 사용하여 청크의 왼쪽에있는 첫 번째 프리 컷하십시오. </li><li> 이온 빔에 의한 화학 기상 증착법에 의해 백금 용접을 증착하여 덩어리로 micromanipulator에 연결합니다. 그런 다음 확인 최종 반대 사이트와 리프트 아웃 무료 서 덩어리 (그림 2B)에서 프리 컷. </li><li> 추출 된 청크에 대한 좋은 공동을 갖는 쐐기 (직경 2-3 μm의) 지금 TEM 모 반 그리드의 날카로운 핀을 잘라. 백금 증착 (그림 2C)를 사용하여 핀에 덩어리를 장착합니다. 이 프리 컷 마침내 모 핀의 상단에있는 덩어리의 작은 부분 만 (2 μm의 주위에) 얻을 수 있도록. 그 후 거꾸로 그리드 홀더를 탑재하고 모 핀과 백금에 장착 된 조각 사이의 간격을 입력합니다. 남은 청크와 동일한 절차를 추구한다. 리프트 아웃에 대한 자세한 내용은절차 판독기는 다음을 참조 1:18을 참조 할 수 있습니다. </li><li> 수직 그리드를 배치하고 FIB의 낮은 가속 전압과 전류 빔 (5 kV의 및 &lt;50 PA)를 사용하여 덩어리의 단면 (얇은 백금 용접과 함께 사이트를 선택) 청소합니다. 따라서 하나의 매끄러운 표면 및 EBSD 측정에 필요한 가인 + 주입으로 인해 더 적은 오염을 가져옵니다. </li><li> 단면에서 수행 EBSD 측정의 관심 GB를 선택합니다. GB의 방향을 토론 부분에서 자세히 더 설명하는 지역 확대 효과 26를 줄이기 위해 원자 탐침 (Z 축)의 분석 방향에 대해 직각으로하는 것이 바람직하다. GB와 해당 영역은 그림 2 차원으로 강조 표시됩니다. </li><li> 예리한 끝을 형성하는 단계 2.6)에서 선택한 GB의 지역에있는 고리 모양의 밀링을 수행합니다. 곡률 반경은 더 TEM investigat을 위해 충분히 작은 (&lt;100 nm의)해야한다이온. 이 목표를 도달하는 단계 (그림 2E)로 환상 밀링 패턴 단계의 내부 직경을 줄이고 병용 이차 전자 (SE)에 의해 형성 끝을 시각화. 따라서 하나의 빔 변화를 수정하거나 서로 다른 효과 등 그림자, 수율을 스퍼터에서 발생하는 물질의 리플 또는 재 부착 등 첨단에 부정을 제거하는 밀링 패턴을 조정할 수 있습니다. </li><li> CIGS GB를이 SEM에 표시되지 않은 다른 물질 (초 내열 합금 등)에 비해 것을 알고, TEM 도구 (그림 2F 참조)를 사용하여 팁의 정점에 대하여 GB를의 정확한 위치를 집중. </li><li> GB는 APT 끝에서의 위치를​​ 정확하게 알고, FIB로 시험편을 전송하고 팁의 꼭대기 아래에 최대 200 nm에서 GB를 놓다 공장 샘플로 진행합니다. 이 단계에서, 밀링 매우 낮은 kV의 (5 kV의) 및 저 전류 (&lt;50 PA)에서 이루어집니다. 사실, 목표는 가까이 t GB를 지역​​화 할뿐만 아니라팁의 정점 O를, 또한 가인 +이 절차를 수행하는 동안 APT 팁의 피해를 최소화 할 수 있습니다. 병용 낮은 kV의 밀링에, SEM의 APT 팁의 형상을 시각화하고 팁의 정점 (그림 2G)에서 제거해야 재료의 양을 제어합니다. </li><li> TEM 다시 시험편을 전송하고 팁의 꼭대기에 관하여 GB의 위치를​​ 확인합니다. GB 위치, 시편 직경의 진화와 반 정강이 각도에 대한 정확한 지식을 얻기 위해 시편의 개요 이미지 (그림 2H)합니다. 이 APT 데이터의 최적의 재건을 달성하기 위해 필요합니다. 또한, 전자 빔에 의한 손상 및 APT 측정에서 높은 실패율로 이어질 수 C 오염을 최소화하기 위해 낮은 배율 및 감소 된 노출 시간을 사용합니다. </li></ol> 3. CAMECA의 LEAP 3000X HR 시스템에서 APT 분석 <ol><li> APT 보류에 시료를 장착어. 그런 다음, 사용 가능한 네 개의 회전 목마 중 하나의 표본 퍽을 장착합니다. </li><li> 로드 록 내부의 시편 퍽을 포함하는 회전 목마를 삽입하고로드 잠금을 펌핑 시작합니다. 로드 록 내부의 진공 ~ 10 -7 Torr의 경우, 버퍼 챔버 내부에 회전 목마를 삽입합니다. </li><li> 캘리포니아 대기 후. 버퍼 챔버 (~ 7X10 -9 Torr의)의 진공을 복원하는 1 시간은 버퍼 챔버에서 주 분석 챔버에 시험편을 전송합니다. 이 수동 작동 장치 수평 이동 막대와 함께 이루어집니다. </li><li> 60 K.에 온도 아래 APT, 시원한 내부 측정을 시작하기 전에이 낮은 온도는 분석 중에 시편의 표면에서 원자의 확산을 방지합니다. 우리는 60 K가 설정 온도가 아닌 시편의 레이저 열로 인해 더해야 APT 끝에서 측정 한 실제 온도는 것을 여기에서주의한다. 로 켈로그 등으로 제안했다. 27 일이 온도는진짜야이 계정에 상대적 충전 상태 비율을 복용하여 추정 할 수있다. CIGS 재료의 필드 증발 알 수 없기 때문에 불행히도,이 연구에서 팁의 실제 온도는 주로 계산 할 수 없습니다. </li><li> APT 실험은 532 nm의 12 PSEC 펄스 길이의 파장 녹색 레이저를 이용한 레이저 모드에서 수행됩니다. </li></ol> 4. APT 데이터의 재건 <ol><li> CAMECA의 통합 된 시각화 및 분석 소프트웨어 (IVAS 3.6.2)은 일반적으로 3D지도를 재구성하는 데 28.와 RHIT 파일 (원시 데이터를 직접 APT 측정 한 후 얻어진)를 엽니 다 </li><li> 다음과 같은 여덟 단계 28를 사용하여 3D지도의 재건을 수행합니다 : <ol><li> 1 단계 - 모든 특성에 대한 자세한 내용 및 선택한 연구의 내용을 제공하는 읽기 전용 창입니다 설치. </li><li> 2 단계 - 선택 이온 시퀀스 범위. 이 단계는 표본에 비해 이온 시퀀스 범위를 정의전압은 재구성 데이터를 선택할 수 있습니다. </li><li> 3 단계 - 선택 검출기 ROI. 이 단계는 발견 ROI (검출기 이벤트 히스토그램에 검은 타원) 외부에있는 이온을 제거 할 수있는 기회를 제공합니다. </li><li> 4 단계 - TOF의 수정. 이 단계는 비행 시간 (TOF), 전압을 계산하고 분석 검출기의 평탄도 ( &#39;는 그릇 수정&#39;) 수정. </li><li> 5 단계 - 질량 교정. 분석 질량 스펙트럼에서 측정 된 피크 위치가 알려진 동위 원소 / 충전 상태로 교정됩니다. </li><li> 6 단계 - 이온 할당였다. 이 단계에서 질량 스펙트럼의 피크 요소 동위 원소 범위에 할당됩니다. </li><li> 7 단계 - 재건축. 전압 방법, 정강이 각도 방법이나 팁 프로파일 방법 :이 단계는 획득 한 데이터에 세 가지 재건 방법 중 하나를 적용합니다. 마지막 하나는 우리의 3 차원지도를 재구성하는 현재의 연구에 사용됩니다. 이 방법은 TI의 SEM이나 TEM 이미지가 필요P는 그림의 2G와 그림 하반기에 표시. 재건의 어떤 시점에서 팁 반경은 SEM 이미지에서 정의 된 일련의 점 사이의 선형 보간에 의해 정의됩니다. </li><li> 8 단계 - 확인. 이 단계에서는 복원 탭에서 생성 된 미리보기가 저장된 분석으로 변환됩니다. </li></ol></li></ol>

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</ol>

<p class="jove_content"&gt; 저자는 공개 아무것도 없어.</p&gt;

현재 작업에서, 우리는 CIGS 태양 광 응용 프로그램에 사용되는 화합물 반도체 재료의 임의의 HAGB에 APT 결과를 발표했다. 또한, 우리는 또한 EBSD 및 TEM과 같은 보완 기술,와 함께 APT는 CIGS 태양 전지 구조 구성 속성 관계를 해명하는 강력한 도구입니다 것으로 나타났습니다. 첫째, EDX / 뱀장어는​​ 입자 경계에서 낮은 나와 O의 농도를 감지하고 둘째, EDX / EELS, 특히 모든 요소에 민감하지 않는 충분한 해상도를 가지고 있기 때문에 불행히도, APT 및 EDX / TEM 뱀장어 사이의 상관 관계가 불가능했다 나 및 O.위한 APT는 화학적으로 나노에서 인터페이스의 특성을 세 차원 14-17에서 그들을 시각화 할 수있는 유일한 기술입니다. PPM의 수십에서 매우 희석 불순물 농도 때문에 질량 스펙트럼에 높은 신호 대 잡음 비율 감지 할 수 있습니다. 의 또 다른 장점APT 기술은 적절한 측정 파라미터를 선택하는 경우 검출 감...

<html> 흡수 물질로 황동광 구조의 화합물 반도체 구리 (, 조지아) 괜찮다 2 (CIGS)에 따라 박막 태양 전지 때문에 그들의 높은 효율, 방사선 경도, 장기 안정의 두 개 이상의 수십 년 동안 개발되었습니다 성능 및 낮은 생산 1-3 듭니다. 이러한 태양 전지 즉 CIGS 흡수층의 유리한 광학 특성, 직접 밴드 갭과 높은 흡수 계수 1,2로 인한에만 약간의 재료 소비량으로 제작 될 수 있습니다. 두께 몇 마이크로 미터의 흡수 필름​​은 높은 광전류를 생성하기에 충분합니다. 전극 photogenerated 전하 캐리어의 확산 경로가 상대적으로 짧은 있기 때문에, CIGS 흡수는 다결정 형태로 생성 할 수있다. 구리의 최대 효율 (조지아에서) 괜찮다 2까지 달성 (CIGS) 태양 전지는 모든 박막 태양 전지 중 가장 높은 값이 20.4 % 4입니다. ove_content &quot;&gt; 추가를 모두 생산 비용의 감소와 태양 전지 효율의 향상이 필수적이다. 후자는 CIGS 흡수층의 미세 화학 조성에 크게 의존한다. 내부 인터페이스, CIGS 박막 태양 광 기술을 확립하기 위해, 흡수기 내에서 특정 결정립 경계 (GB를), 그들은 photogenerated 전하 캐리어의 이동에 영향을 미칠 수 있으므로 중추적 인 역할을한다. CIGS 태양 전지와 관련된 주요 해결되지 않은 문제 중 하나는 CIGS GB를의 양성 본질, 즉 다결정 CIGS 흡수 필름 GB를하고 격자 결함 밀도에도 불구하고 뛰어난 전지 효율을 얻을 수 있습니다. 몇몇 저자들은 전기적 특성 5,6, 캐릭터와 misorientation 7-9뿐만 아니라 불순물 분리 10-13에 대하여 태양 급 CIGS 박막에서 GB를을 공부했다. 이 properti 사이 그러나 명확한 링크가 없습니다ES 지금까지 구축 할 수 있습니다. 특히, 지역의 화학 조성 및 GB를의 불순물 함량에 대한 정보의 상당한 부족이있다. 지난 20 년 동안, 아톰 프로브 단층 촬영 (APT) 유망 나노 분석 기술 14 ~ 17 중 하나로 떠오르고있다. 최근까지 태양 전지 APT 연구는 주로 샘플 준비 과정에서 어려움과 기존의 펄스 전압 원자 프로브를 사용하여 반도체 재료 분석의 제한된 기능에 의해 제한되었다. 이러한 제한은 대부분의 개발로 극복 한 &#39;리프트 아웃 방식&#39;에 초점을 맞춘 이온 빔 (FIB) 밀링 18, 16 APT 펄스 레이저의 도입에 따라. CIGS 태양 전지의 APT 특성에 대한 여러 논문을 강하게 자세한 조사를 위해 권장되는, 19-23 출판되었습니다. 본 논문에서는 나는 내부 연구 방법의 가이드 라인을 제공원자 탐침 단층 촬영 기술에 의한 CIGS의 nterfaces 박막 태양 전지.

구리의 원자 조사 단층 촬영 연구 (, 조지아) 괜찮다<sub&gt; 2</sub&gt; 곡물 경계

Atom Probe Tomography Studies on the Cu(In,Ga)Se2 Grain Boundaries

존재하지 않는 기술과 비교, 원자 탐침 단층 촬영 화학적 나노에서 세 차원의 내부 인터페이스를 특징 할 수 독특한 기술입니다. 사실, APT 높은 감도 (PPM의 순서대로)과 높은 공간 해상도 (이하 NM)를 보유하고있다. 상당한 노력이 알려진 구조를 원하는 입자 경계를 포함하는 APT 팁을 준비하기 위해 여기를 수행 하였다. 실제로, 사이트 별 샘플 준비하여 초점을 맞 춥니 이온 빔, 전자 후방 산란 회절 및 투과 전자 현미경 결합 된이 작품에 제시되어있다. 이 방법은 구리의 알려진 구조와 위치 (, 조지아) 괜찮다 원자 탐침 단층 촬영 연구 할 2 박막와 선택 입계 수 있습니다. 마지막으로, 우리는 구리의 그레인 경계 (조지아에서) 괜찮다 2 박막 태양 전지를 연구하는 원자 탐침 단층 촬영 기술을 사용의 장점과 단점에 대해 설명합니다.

그림 3은 사이드 뷰 (XZ 조각) 임의의 높은 각도 GB (HAGB) 28.5 원소지도를 보여줍니다 ° - &lt;511&gt; 새끼 사이트 별 준비 방법으로 그림 2에서 선택. CIGS HAGB에 나, K, 및 O의 공동 분리는 주로 APT 사용하여 매핑된다. 이러한 불순물은 대부분 ~ 600 ° C.에 CIGS 층의 증착시 흡수층으로 SLG 기판에서 확산 그림 4A 그림 3에 표시된 GB에 걸쳐있는 구리, 조지아, 그리고 셀레늄 농도 프로파일을 보여줍니다. 조지아에서 잘라 내기,, 그리고 GB의 셀레늄 농도는 곡물 인테리어 (GIS)에서와 다릅니다. 그것은 명확하게에 충실 반면 구리와 조지아,이 GB에서 고갈되는 것을 알 수있다. 이것은 그 구리 결원 행 즉, AB-론적 밀도 함수 이론 (DFT) 계산의 기초 페르손 등. <sup...

이 작품에서 우리는 CIGS 태양 전지의 광 흡수층의 곡물 경계를 공부 원자 탐침 단층 촬영 기술의 사용을 설명합니다. 알려진 구조로 원하는 입자 경계를 포함하는 원자 프로브 팁을 준비하는 새로운 접근 방식도 여기에 표시됩니다.

Compared with the existent techniques, atom probe tomography is a unique technique able to chemically characterize the internal interfaces at the ...

이 절차의 전반적인 목표는 CIGS 결정립계의 화학적 조성과 구조 사이의 상관관계를 결정하는 것입니다. 이는 먼저 CIGS 재료의 일부를 리프트아웃(lift out)하여 투과전자현미경 하프 그리드의 날카로운 몰리브덴 핀 상단에 장착함으로써 수행됩니다. 두 번째 단계는 집속 이온 빔(focused ion beam)으로 미리 세척한 CIGS 조각의 단면에 대해 전자 후방 산란 회절(electron back scattered diffraction) 측정을 수행하는 것입니다.다음으로 선택된 결정립계 영역에서 환형 밀링을 수행합니다. 이 단계의 목적은 최종적으로 직경 약 50 nanometers의 매우 날카로운 팁을 얻는 것입니다. 마지막 단계는 투과 전자 현미경을 사용하여 팁 내 결정립계의 정확한 위치를 파악하고, 집속 이온 빔 도구를 사용하여 이 결정립계를 팁의 정점 근처에 배치하는 것입니다.최종적으로, 준비된 팁을 이용해 수행한 원자 프로브 단층 촬영 연구를 통해 선택된 결정립계의 화학적 조성을 나노스케일에서 확인하였습니다. 기존의 표준 리프트아웃 방식과 비교하여 이 기술의 주요 장점은 화학적 조성을 결정립계 유형 및 오방향성(misorientation)과 같은 구조적 정보와 직접적으로 연관 지을 수 있다는 점입니다. 이 방법은 효율성 향상과 생산 비용 절감 등 CHS vol dyke와 관련된 핵심 질문들에 대한 답을 찾는 데 도움이 될 수 있습니다.실제로 결정립계와 같은 내부 계면은 전하의 재결합과 수송에 영향을 줄 수 있으므로 중추적인 역할을 할 수 있습니다. 따라서 이 접근 방식은 원칙적으로 APRO 토모그래피로 특성 분석이 가능한 500 nanometers 이상의 결정립 크기를 가진 모든 재료에 적용할 수 있습니다. 일반적으로, 이 방법은 집중 이온 빔(FIB), 전자 후방 산란 회절(EBSD) 및 투과 전자 현미경(TEM) 기술에 능숙해야 하므로 해당 분야의 초심자에게는 어려울 수 있습니다.우리는 특정 나트륨의 불순물 농도가 CIGS 결정립계마다 서로 다르다는 점을 발견했을 때 이 방법의 개발 아이디어를 처음 구상하게 되었습니다. 먼저 연구를 위한 CIGS 재료 소스를 제작하십시오. 본 시연에서는 3mm 두께의 소다 라임 유리 기판 위에 500nm의 몰리브덴을 스퍼터링하였고, 몰리브덴 위에 2µm의 CIGS를 공동 증착하였습니다. 다음으로, 시편을 지지하는 데 사용될 구조체를 제작하십시오.투과전자현미경용 메쉬 그리드를 두 조각으로 자르고, 절반의 그리드를 특수 설계된 홀더에 장착한 후 5% 수산화나트륨으로 메쉬 핀을 전해연마하여 직경 2 µm 미만의 날카로운 기둥을 형성합니다. 집중 빔 밀링(Focused Ion Beam Mill)을 사용하여 CIGS 박막에 약 25 µm x 2 µm 영역을 언더컷하는 두 개의 트렌치를 만듭니다. 그런 다음 빔을 사용하여 해당 영역의 왼쪽 면을 절단하여 분리합니다.이제 해당 영역에 백금 용접물을 증착하고, 이를 이용해 마이크로 매니퓰레이터를 부착합니다. 영역의 우측면을 최종 절단하여 재료의 독립된 섹션을 얻습니다. 하프 그리드의 날카로운 핀 끝부분을 절단하여, 추출된 섹션을 위한 적절한 플랫폼 및 접합부로서 직경 2~3 µm의 표면을 생성합니다.추출된 CIGS 재료 섹션을 백금 용접을 사용하여 핀에 장착합니다. 샘플이 부착되면, 핀 상단에 약 2 µm의 CIGS 조각만 남도록 자유 절단을 수행합니다. 마지막으로 핀과 장착된 조각 사이의 틈을 백금으로 채웁니다.핀이 위를 향하도록 그리드를 배치합니다. Dion 빔의 가속 전압을 5 kV로, 빔 전류를 50 pA 미만으로 설정합니다. 빔을 사용하여 샘플 끝부분의 단면을 세척합니다.세척된 단면에서 전자빔 후방 산란 회절(EBSD) 측정을 수행하십시오. 데이터를 기반으로 분석하고자 하는 결정립계를 선택하십시오. 가급적 원자 프로브의 분석 방향에 수직인 결정립계를 선택하는 것이 좋습니다.여기서는 원자 프로브 단층 촬영(atom probe tomography) 팁의 도식화된 위치를 통해 선택 과정이 표시됩니다. 선택한 결정립계 근처에 날카로운 팁을 형성하기 위해 집속 이온 빔(focused ion beam)을 설정하여 환형 밀링(annular milling)을 수행하십시오. 마지막으로 환형 밀링을 실시합니다.날카로운 팁은 추후 투과전자현미경 관찰에 적합해야 합니다. 팁이 형성되면 투과전자현미경을 사용하여 정점 대비 결정립계의 정확한 위치를 파악하십시오. 결정립계의 위치가 확인되면, 5 kV 및 50 pA 미만으로 설정된 집속이온빔 장비로 샘플을 되돌리십시오.결정립계가 최대 200 nanometers 지점에 위치하도록 샘플 밀링을 계속합니다. 팁의 정점 아래에서 이차 전자 현미경으로 공정을 모니터링하십시오. 이제 다시 투과 전자 현미경으로 돌아가, 손상을 제한하기 위해 저배율과 단축된 노출 시간을 사용하여 팁에 대한 결정립계의 위치를 확인합니다.결정립계를 파악하기 위해 시편의 개요 이미지를 생성하십시오. 시편의 직경과 섕크 반각(half shank angle)을 설정하십시오. 공정을 시작하려면, 사전 특성 분석이 완료된 시편을 원자 프로브 단층 촬영(atom probe tomography) 홀더에 장착하십시오.그 다음, 사용 가능한 세 개의 캐러셀 중 하나에 홀더를 장착합니다. 캐러셀을 로드락에 삽입하고 진공 펌프를 가동합니다. 로드락의 압력이 약 100 nano tour가 되면, 캐러셀을 버퍼 챔버로 삽입합니다.다음으로, 분석 중 시료 표면에서 원자가 확산되는 것을 방지하기 위해 시스템을 60 kelvin 이하로 냉각합니다. 시스템 냉각이 완료되면, 파장 532 nanometers, 펄스 길이 12 picoseconds의 녹색 레이저를 사용하는 레이저 모드로 장치를 설정한 후 측정을 시작합니다. 마지막으로 데이터 분석을 위해 장치를 자동 모드로 설정합니다.통합 시각화 및 분석 소프트웨어를 사용하십시오. 측정 결과인 원시 데이터는 RHIT 파일에 저장되어 있습니다. 3D 맵을 재구성하려면 설정 창에서 올바른 파일이 선택되었는지 확인하십시오.Adam의 표준 설정 단계를 수행합니다. 설정이 완료되면 재구성을 위해 단층 촬영 데이터를 프로브하고, 팁 프로파일 방법을 선택합니다. 이 과정에서는 이전에 수집한 투과 전자 현미경 데이터를 사용하게 됩니다.단계가 완료되면 재구성(reconstruction) 탭에서 생성된 프리뷰를 확인하고 분석 결과를 저장하십시오. 다음은 원자 프로브 단층 촬영(atom probe tomography) 기법으로 분석한 A-C-I-G-S 고각 결정립계의 3차원 측면도입니다. 이 결정립계는 부위 특이적 제작 방법을 사용하여 선정되었습니다.이 비디오에서 보여지는 이 녹색 경계의 오배향 각도는 28.5도입니다. 이 맵들은 경계에서 각각 나트륨, 산소, 칼륨이 공동 편석된 것을 명확하게 보여줍니다. 이러한 불순물들은 600°C에서 CIGS 층을 증착하는 동안 소다 석회 유리 기판에서 흡수층으로 확산되었을 가능성이 매우 높습니다.동일한 시료에 대해 결정립계를 가로지르는 셀레늄, 구리, 인듐 및 갈륨의 농도 깊이 프로파일이 왼쪽에 표시되어 있습니다. 스케일이 다르기 때문에 나트륨, 산소 및 칼륨의 농도 깊이 프로파일은 오른쪽에 표시되어 있습니다. 회색으로 강조 표시된 결정립계에서의 농도는 녹색으로 표시된 내부 영역과 비교하여 다르게 나타납니다.이 녹색 경계에서 구리와 갈륨은 모두 고갈되는 반면, 인듐은 농축됩니다. 이는 밀도 범함수 이론 계산 결과와 일치합니다. 또한, 이 경계에서 나트륨이 1.7 atomic percent로 가장 높은 농도를 나타내며, 산소와 칼륨이 각각 0.4 atomic percent와 0.035 atomic percent의 농도로 그 뒤를 잇습니다.적절하게 수행될 경우, 6개 샘플에 대한 부위 특이적 시료 준비는 20시간 이내에 완료될 수 있습니다. 이 기법을 적용하려면 집중 이온 빔(FIB) 밀링, 투과 전자 현미경(TEM), 전자 후방 산란 회절(EBSD), 그리고 본 방법론에 따른 원자 분해능 톰그래피(APT)라는 네 가지 서로 다른 기술에 대한 숙련도가 필요합니다. 개발 후에는 선택된 CHS 결정립계에서의 재결합이나 전하 운반체의 활성과 같은 추가적인 질문에 답하기 위해 루미네선스와 같은 다른 기술을 수행할 수 있습니다.이 기술은 재료 과학 분야의 연구자들이 나노 규모에서 물리적 현상을 탐구하고 이해할 수 있는 길을 열어주었습니다. 이 영상을 시청하고 나면, 특히 결정립계와 같은 내부 계면을 분석해야 할 때 원자 프로브 단층 촬영(atom probe tomography) 기술을 위한 부위 특이적 시료를 준비하는 방법에 대해 충분히 이해하게 될 것입니다.

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연구

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