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melhorando as propriedades termoelétricas de filmes finos bi2te3 por co-sputtering de manganês

Improving Thermoelectric Properties of Bi2Te3 Thin Films By Manganese Co-Sputtering

Melhorando as Propriedades Termoelétricas de Filmes Finos Bi2Te3 por Co-Sputtering de Manganês

Bi2Te3 remains a benchmark n-type thermoelectric (TE) material for low-temperature energy conversion, but its small band gap can reduce efficiency because ...

Minha pesquisa examina a alteração no desempenho termoelétrico do filme fino de telureto de bismuto dopado com manganês depositado por co-esputterização controlada. Os métodos existentes não conseguiram examinar adequadamente o impacto do dopagem com manganês no filme fino de telureto de bismuto. Assim, este protocolo aborda essa lacuna por meio de uma investigação sistemática.Após colocar as lâminas de vidro de cal sodada preparadas e limpas no suporte rotativo do substrato, feche a porta da câmara e inicie a bombagem. Aplique pressão suave ao redor da porta da câmara no início para garantir uma vedação adequada e confirme a queda de pressão no manômetro. Continue a bombagem até que a pressão da câmara atinja um valor menor ou igual a cinco vezes 10 elevado à potência de menos três torr.Ligue o sistema de refrigeração e ajuste a temperatura para 288 Kelvin para garantir a circulação contínua de água desionizada recirculada através de ambas as armas de pulverização antes da ignição do plasma. Introduza gás argônio de alta pureza e aguarde cerca de dois a cinco minutos para estabilização, ou até que permaneça constante em valores maiores ou iguais a 3,9 centímetros cúbicos padrão por minuto. Ajuste a rotação do substrato para 10 RPM em uma única direção fixa e mantenha a rotação contínua durante toda a pré-pulverização e deposição.Ligue a fonte de alimentação de radiofrequência e o controlador da rede de casamento de impedância. Ajuste as configurações da rede de casamento para ambas as armas de radiofrequência utilizando a função mínima ou máxima até que os valores de carga e de ajuste atinjam 50 watts. Altere o modo do controlador de manual para casamento automático.Defina a potência de radiofrequência em 50 watts na fonte de telureto de bismuto e 10 watts na fonte de manganês antes da ignição do plasma. Minimize a potência refletida antes da ignição do plasma, mantendo-a em ou abaixo de cinco watts. Inicie o plasma para ambas as fontes e confirme o plasma estável observando um brilho constante mantido por aproximadamente um a dois minutos, sem oscilações visíveis ou picos súbitos de pressão.Uma vez que o plasma estável foi alcançado em ambas as fontes, realize o pr&eacute;-sputtering em ambos os alvos por 15 minutos para remover a contamina&ccedil;&atilde;o superficial e &oacute;xidos nativos ap&oacute;s a obten&ccedil;&atilde;o do plasma est&aacute;vel. Remova os substratos de teste ap&oacute;s o pr&eacute;-sputtering. Antes de carregar os substratos para a deposi&ccedil;&atilde;o, remova a poeira do interior da c&acirc;mara e da regi&atilde;o do porta-amostras utilizando um soprador de borracha limpo.Mantenha a janela de visualização protegida com a tampa limpa de uma placa de Petri para a observação do plasma. Inspecione os alvos para garantir que estejam corretamente acomodados, centralizados e em boas condições. Verifique se cada alvo está firmemente preso e adequadamente centralizado dentro do canhão de pulverização. Posicione os substratos limpos simetricamente próximo à região externa do suporte rotativo, a aproximadamente 5 a 10 milímetros do centro do suporte. Alinhe o lado mais longo de cada substrato paralelamente à borda do suporte. Fixe a distância entre o alvo e o substrato em 55 milímetros para ambas as pistolas de pulverização catódica.Esvazie a câmara e continue a evacuação por pelo menos cinco horas ou até que a pressão base se estabilize no valor-alvo. Confirme a estabilidade da pressão base quando a deriva de pressão permanecer menor ou igual a 5% durante aproximadamente 10 minutos e a pressão base atingir cinco vezes 10 elevado à potência de menos cinco torr ou inferior. Estabilize o sistema de resfriamento em 288 Kelvins após atingir a pressão base.Defina o fluxo de argônio em quatro centímetros cúbicos padrão por minuto e aguarde a estabilização. Mantenha a rotação do substrato em 10 RPM. Confirme as configurações da rede de casamento para ambas as armas e habilite o casamento automático no controlador.Inicie a pistola de telureto de bismuto em 70 watts para facilitar a ignição do plasma. Aumente a potência em cinco watts a cada 10 segundos até atingir 100 watts. Inicie o cronômetro de deposição somente após a leitura de potência do telureto de bismuto permanecer em 100 watts por aproximadamente 30 segundos e a estabilidade do plasma for confirmada.Deposite os filmes por 30 minutos, mantendo condições estáveis de plasma durante o processo de deposição. Usando os mesmos parâmetros, repita os passos de deposição para manganês em potências de radiofrequência de 10 watts e 15 watts, utilizando substratos novos. Inicie o desligamento por meio do controlador do sistema, desligando primeiro a saída de radiofrequência.Reduza o fluxo de argônio para 10 a 11 centímetros cúbicos padrão por minuto, mantendo o sistema de refrigeração ativo até que a câmara seja ventilada e as pistolas de pulverização retornem a uma temperatura próxima à ambiente. Confirme que a bomba turbomolecular parou completamente e que a leitura de velocidade está em zero antes de ventilar a câmara. Ventile a câmara lentamente usando nitrogênio seco através da válvula de ventilação para permitir uma equalização gradual da pressão e minimizar a perturbação de partículas.Abra a câmara somente após a pressão retornar à pressão atmosférica aproximada, em torno de 760 torr, e a porta da câmara puder ser liberada sem resistência. Use máscara e luvas durante a remoção da amostra para reduzir contaminação e exposição a partículas finas. Remova as amostras depositadas da câmara.Transfira as amostras para uma placa de Petri limpa. Armazene as amostras em um recipiente de armazenamento a vácuo e realize a caracterização entre 24 e 72 horas após a deposição. Após a remoção da amostra, faça uma pré-purga da câmara por 10 a 15 minutos para atingir a pressão pré-TMP necessária, minimizando a exposição ao ar ambiente e à umidade.Os padrões de difração de raios X confirmam que todas as amostras mantêm a fase de telureto de bismuto romboédrica ao longo da série de potência de manganês. O pico de difração dominante deslocou-se para valores mais altos de dois teta com o aumento da potência de manganês. O tamanho dos cristalitos geralmente diminuiu de 14,23 nanômetros a zero watt para 8,35 nanômetros a 15 watts, consistente com a redução do tamanho do domínio coerente e aumento da microdeformação em potências mais altas de manganês.Imagens de microscopia eletrônica de varredura por emissão de campo de superfície demonstraram mudanças claras na microestrutura do filme com o aumento da entrada de manganês. O filme controle de zero watt apresentou grãos poligonais maiores com limites de grão distintos, enquanto o filme dopado com manganês de cinco watt exibiu uma superfície mais compacta com grãos mais finos. Filmes depositados com potência de manganês de 10 e 15 watt pareciam mais densos e com menos lacunas intergranulares do que as amostras de zero e cinco watt.A análise da composição elementar confirmou que a incorporação de manganês aumentou com o aumento da potência do alvo de manganês. Todos os filmes exibiram um coeficiente de Seebeck negativo, confirmando o comportamento de condução do tipo n, e o módulo do coeficiente de Seebeck geralmente aumentou com a temperatura para todas as amostras. O maior módulo do coeficiente de Seebeck foi observado para o filme de 15 watts, atingindo menos 162,08 microvolts por Kelvin a 523 Kelvins.Todos os filmes exibiram comportamento de transporte semicondutor, no qual a resistividade diminuiu com o aumento da temperatura. O fator de potência máximo foi alcançado para o filme de cinco watts, atingindo aproximadamente 529,33 microwatts por metro por kelvin ao quadrado a 523 kelvins. Embora o filme de 15 watts tenha exibido a maior magnitude do coeficiente de Seebeck, a resistividade aumentada reduziu o fator de potência para 300,59 microwatts por metro por kelvin ao quadrado.Este protocolo permitiu ao pesquisador co-destacar o manganês dopado no filme de telureto de bismuto e avaliar como a alteração no nível de dopagem influencia o desempenho termoelétrico. O principal desafio deste protocolo é manter o plasma estável e também as condições de pulverização para incorporar os mecanismos de forma confiável e consistente. Estudos futuros podem ser desenvolvidos mediante a otimização das propriedades termoelétricas, pós-síntese, e a bifurcação de um gerador termoelétrico em filme fino para testes em nível de dispositivo.

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Research

JoVE Journal

Engineering

Engenharia

Através do sulfurization de metais de transição previamente depositados, hetero-estruturas de grande área e vertical cristal 2D podem ser fabricados. O filme de transferência e os procedimentos de fabricação do dispositivo também são demonstrados neste relatório.

Preparação da grande-área Vertical 2D cristal Hetero-estruturas através da Sulfurization dos filmes de Metal de transição para a fabricação de dispositivo

Aqui, apresentamos um protocolo para crescer LSMO nanopartículas e (Gd) BCO filmes em (001) SrTiO3 (STO) único-cristal substratos por rádio frequência (RF)-sputtering.

Rádio frequência Magnetron Sputtering do GdBa2Cu3O7−δ/ La0,67Sr0,33MnO BICAMADA de quase3 filmes em substratos de único-cristal SrTiO3 (STO)

Neste documento, apresentamos protocolos detalhados para processados solução iodo-bismuto-prata (Ag-Bi-I) ternário semicondutor filmes finos fabricados em TiO2-revestidos eletrodos transparentes e sua potencial aplicação como estável ao ar e chumbo dispositivos optoeletrônicos.

Solução-processados "Prata-bismuto-iodo" ternário filmes finos para absorventes de chumbo fotovoltaicos

Este trabalho descreve o processo completo de fabricação de dispositivos fotovoltaicos de telúrio de cádmio de cádmio fino para maior eficiência. O processo utiliza um sistema de vácuo em linha automatizado para deposição de sublimação de espaço fechado que é escalável, a partir da fabricação de dispositivos de pesquisa de pequena área, bem como módulos de grande escala.

Células solares ultrafinas de sublimação de curto espaço depositadas em cdSete/cdte para densidade de corrente de curto-circuito aprimorada e fotoluminescência

O manuscrito descreve um protocolo para sputtering de magnetron de radiofrequência de filmes finos termoelétricos Bi2Te3 e Sb2Te3 sobre substratos de vidro, que representa um método de deposição confiável que fornece uma ampla gama de aplicações com potencial para desenvolvimento posterior.

Fabricação de Filmes Finos Termoelétricos Bi2Te3 e Sb2Te3 utilizando a Técnica de Sputtering por Magnetron de Radiofrequência

Aqui, apresentamos um protocolo para sintetizar dois calcogenetos metálicos (1.8S e SnSe) adequados para termoelétricos por meio de uma síntese mecanoquímica ultrarrápida (segunda faixa), sem solventes e em uma etapa usando precursores elementares. Simultaneamente, demonstramos o monitoramento da temperatura no jarro durante a moagem planetária de bolas in situ pelo dispositivo recém-desenvolvido.

Demonstrando a simplicidade e o monitoramento de temperatura in situ da síntese mecanoquímica de calcogenetos metálicos adequados para termoelétricos

Descrevemos uma técnica que permite que nanomoulding baixo custo nanoescala padronização de materiais funcionais, pilhas de materiais e dispositivos completos. Nanomoulding pode ser realizada em qualquer configuração de nanoimpressão e pode ser aplicado a uma grande variedade de materiais e processos de deposição.

Nanomoulding de Materiais Funcionais, um método de replicação Versátil Complementar Padrão para nanoimpressão

Este relatório descreve o uso de um sistema custom-built para realizar a deposição do aerossol de filmes espessos de granadas de ferro e ítrio sobre substratos de safira à temperatura ambiente. Os filmes depositados são caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura, perfilometria e ressonância ferromagnética para dar uma visão geral representativa das capacidades da técnica.

Formação de espessas densas ítrio Ferro Garnet Films Usando Aerosol Deposição

Oferecemos um método para sintetizar diretamente filme fino de ZnO de alto eixo c (0002) por deposição de vapor químico aprimorada por plasma. O filme fino de ZnO sintetizado combinado com eletrodo interdigitado de Pt foi utilizado como camada sensora para fotodetector ultravioleta, apresentando alto desempenho através de uma combinação de sua boa responsividade e confiabilidade.

Síntese e Caracterização de alta c-eixo ZnO Thin Film por Plasma aprimorado Chemical Vapor Deposition Sistema e sua Aplicação Photodetector UV

A técnica de gradientes difusivos em filmes finos (DGT) é proposto para estudos de especiação de plutónio. Este protocolo descreve experiências sondando o comportamento de difusão de Pu (IV) e Pu (V) na presença de matéria orgânica. DGTS implantados em uma mola karstic permitir a avaliação da biodisponibilidade de Pu.

Especiação e biodisponibilidade Medidas de plutônio ambiental utilizando Difusão em Filmes Finos

Universiti Kebangsaan Malaysia.  Foi desenvolvido um protocolo de co-sputtering por radiofrequência para fabricar filmesfinos Bi2Te 3 dopados com manganês e avaliar como a entrada de manganês influencia as propriedades estruturais e de transporte termoelétrico. A incorporação moderada de manganês melhorou a uniformidade do filme e o comportamento de transporte relacionado ao fator de potência, enquanto maior entrada de manganês aumentou a d...

Melhorando as Propriedades Termoelétricas de Filmes Finos Bi₂Te₃ por Co-Sputtering de Manganês

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