Niobium oxide films afgezet door reactieve sputtering: effect van zuurstof debiet

In de reactieve sputtertechniek is het mogelijk om een fijne controle te hebben over de parameters die het mogelijk maakt om niobiumoxiderook te deponeren met verschillende stochiometer en voorkeur. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is de afzetting van homogene dampen met een goede hechting over grote gebieden en tegen lage kosten en lage productiehinder. Het is belangrijk om aandacht te besteden aan elke stap en om niet overslaan.

Het realiseren van hoe om te gaan met apparatuur en de uiteindelijke verschijning van de dampen helpt om een goede depositie te bereiken. Begin met het beschermen van het substraatoppervlak met een thermische tape, waardoor 0,5 cm van één kant wordt blootgesteld. Stort voldoende zinkpoeder om het gebied te dekken dat op de bovenkant van het blootgestelde fluoridedunneoxide moet worden geëtst.

Laat vervolgens langzaam geconcentreerd zoutzuur vallen totdat al het zinkpoeder door de reactie wordt verbruikt. Was het substraat onmiddellijk met het geïoniseerde water. Verwijder de tape.

En sonicate het substraat met zeep gedurende 15 minuten, gevolgd door twee keer in water, aceton, en isopropanol alcohol. Na het bevestigen van het substraat door een metalen schaduwmasker, plaats het substraat in de sputterkamer. Na het afdichten van de kamer, start de monteur pomp, en zet de turbo moleculaire pomp.

Wanneer het vacuüm vijf keer 10 tot de negatieve vijf torr bereikt, opent u het waterkoelersysteem en schakelt u het substraatverwarmingssysteem in. Stel de temperatuur in op 500 graden Celsius en verhoog elke vijf minuten 100 graden Celsius totdat deze de gewenste waarde bereikt. Stel de argon op 40 SCCM, en de zuurstof op drie standaard kubieke centimeter per minuut.

Introduceer argon in de kamer. En zet de druk op vijf keer 10 op de negatieve drie torr, en de radiofrequentie op 120 watt. Zet de radiofrequentie aan.

Gebruik de impedantie matching box om de frequentie af te stemmen als dat nodig is. Als het plasma niet start, verhoogt u de druk langzaam totdat het twee keer 10 tot de negatieve twee torr bereikt. Met behulp van een poortklep die kan worden geopend of gesloten om de pompsnelheid te veranderen om de druk in te stellen.

Houd het plasma gedurende 10 minuten op 120 watt om het Niobium-doel schoon te maken en elke oxidelaag in het oppervlak te verwijderen. Na stabilisatie, introduceren Zuurstof in de kamer, stel de RF-vermogen op 240 watt, en open het substraat sluiter. Start de depositie en stel de depositietijd in, om een uiteindelijke dikte van 100 nanometer te bereiken.

Zodra de depositie is voltooid, sluit u de sluiter, schakelt u de radiofrequentie uit, sluit u de gassen en verlaagt u de temperatuur van het substraat. Als de temperatuur van het substraat kamertemperatuur bereikt, voert u lucht in om de omgevingsdruk opnieuw vast te stellen voordat u de kamer opent en het substraat verwijdert. Voor de bouw van zonnecellen, bescherm beide zijden van het substraat met een stuk tape en gebruik een spin coater op 4,000 rotaties per minuut gedurende 30 seconden om een mesoporeuze titaniumdioxide laag op de niobium oxide laag te deponeren.

Plaats vervolgens het substraat in de oven volgens de aangegeven opwarmingsvolgorde. Wanneer de oven kamertemperatuur bereikt, gebruik de spin coater om twee lagen van de loodjodide deponeren in de titaniumdioxide laag op 6,000 rotaties per minuut gedurende 90 seconden. Het substraat op een hete plaat of 70 graden Celsius gedurende 10 minuten na elke depositie.

Laat na de warmtebehandeling 300 milliliter methylammoniumjodideoplossing op de loodjodidelagen zakken en wacht 20 seconden voordat u gedurende 30 seconden draait op 4.000 rotaties per minuut. Plaats aan het einde van de spin het substraat 10 minuten op een hete plaat bij 100 graden Celsius, voordat u spiro OMetTAD-oplossing bovenop de perovskietlaag in de spincoater gedurende 30 seconden deponeert. Bewaar vervolgens de films 's nachts in de lucht om Spiro OMetTAD te oxideren.

De volgende ochtend, kras de perovskiet film om de FTO bloot te leggen. Gebruik een schaduwmasker om goudcontact in een verdampermachine te deponeren met een snelheid van 0,2 angstroms per seconde totdat de dikte vijf nanometer bereikt, voordat de snelheid wordt verhoogd tot één angstrom per seconde om 17 nanometer goudcontact te verkrijgen. Dan is de cel klaar om getest te worden.

In het sputteren systeem, de depositie snelheid wordt sterk beïnvloed door de zuurstofstroom, afnemen wanneer de zuurstofstroom toeneemt. Bijvoorbeeld, van drie naar vier SCCM, is er een expressieve daling van de depositie. Wanneer de zuurstof wordt verhoogd, van vier tot 10 SCCM nochtans wordt het depositietarief minder uitgesproken.

De gevormde niobiumoxidefase is afhankelijk van de zuurstofstroomsnelheid en voor stromen van minder dan drie SCCM niobiumdioxide is de belangrijkste fase gevormd. Voor stromen gelijk aan of hoger dan 3,5 SCCM is het zuurstofvolume te hoog om niobiumdioxide te genereren. In plaats daarvan niobium pentoxide wordt waargenomen als de belangrijkste fase.

Elektronenmicroscopie beelden tonen de nano metrische bolvormige deeltjes van de films afgezet op drie punt vijf, vier en 10 SCCM. De film die bij drie SCCM wordt afgezet, onthult daarentegen bladvormige deeltjes. De films die door reactief sputteren in verschillende zuurstofstroomtarieven worden gedeponeerd tonen verschillende elektroeigenschappen aan.

De geleidbaarheid van de films neemt toe wanneer drie SCCM van zuurstof wordt gebruikt. Wanneer de zuurstofstroom wordt verhoogd tot drie punt vijf, vier of 10 SCCM, wordt een afname van de geleidbaarheid waargenomen. De prestaties van perovskiet zonnecellen hangt ook af van het gebruikte niobiumoxide.

Als een cel gemaakt met elektronentransport lagen afgezet op drie punt vijf SCCM heeft de beste prestaties met de hoogste kortsluiting stroom. Vergeet niet om te controleren of alle parameters correct zijn ingesteld voordat u begint met de depositie van niobiumoxidefolies. De Niobium oxiden films kunnen ook de oorzaak zijn dat het uitstellen van chemische oplossingen.

Het metaal staat echter niet toe dat verschillende stoichiometrie wordt afgezet. Is de ontwikkeling van onderdelen die analyseert hoe de geleidbaarheid van Niobium oxide dampen de prestaties van de perovskiet zonnecellen beïnvloedt. Wees voorzichtig bij het gebruik van de chemische stoffen voor de perovskietdepositie en zorg ervoor dat u alle veiligheidsregels van het laboratorium volgt.