Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Engineering
Click here for the English version

Engineering

تلفيق نانو هندسيا إجراء أكاسيد شفافة من ترسب الليزر النبضي

Published: February 27, 2013 doi: 10.3791/50297
Automatic Translation
1, 1, 1,2, 1,2, 1
1Department of Energy and NEMAS - Center for NanoEngineered Materials and Surfaces, Politecnico di Milano, 2Center for Nano Science and Technology, Instituto Italiano di Tecnologia

Summary

وصفنا المنهج التجريبي لإيداع الأفلام أكسيد رقيقة ذات البنية النانومترية بواسطة ترسب النانوسيكند الليزر النبضي (PLD) في وجود الغاز الخلفية. باستخدام هذا الأسلوب آل مخدر أكسيد الزنك (AZO) أفلام، من تنظيم هرمي إلى الاتفاق كما نانو شجرة الغابات، يمكن المودعة.

Abstract

ترسب النانوسيكند الليزر النبضي (PLD) في وجود الغاز الخلفية يسمح للترسب أكاسيد المعادن مع الانضباطي التشكل، والكثافة، وهيكل ورياضيات الكيمياء من قبل الرقابة السليمة لديناميات البلازما التوسع عمود. يمكن استغلال هذه براعة لإنتاج أفلام ذات البنية النانومترية من nanoporous المدمجة وكثيفة لتتميز الجمعية الهرمي للنانو الحجم مجموعات. ولا سيما أننا وصف منهجية مفصلة لصنع نوعين من آل مخدر أفلام (AZO) أكسيد الزنك وأقطاب شفافة في الأجهزة الضوئية: 1) انخفاض ضغط على 2 O، والتعاقد مع الأفلام التوصيل الكهربائي وإغلاق الشفافية الضوئية للدولة من الفن يمكن إيداع إجراء أكاسيد شفافة (TCO) في درجة حرارة الغرفة، لتكون متوافقة مع المواد الحساسة حراريا مثل البوليمرات المستخدمة في الخلايا الكهروضوئية العضوية (OPVs)؛ 2) ضوء الهياكل الهرمية للغاية نثر تشبه غابة من أشجار النانو هي همزuced في أعلى الضغوط. هذه الهياكل شاهد أعلى عامل بالضباب (> 80٪) ويمكن استغلالها لتعزيز قدرة محاصرة الخفيفة. يمكن تطبيق الطريقة الموصوفة هنا للأفلام AZO لأكاسيد المعادن الأخرى ذات الصلة للتطبيقات التكنولوجية مثل قيس 2، آل 2 O 3، WO 3 و 4 O حج 4.

Introduction

نابض ترسب الليزر (PLD) يعمل الليزر التذرية من هدف الصلبة مما يؤدي إلى تشكيل البلازما من الأنواع التي يمكن أن ذاب يودع على ركيزة للنمو فيلم (انظر الشكل 1) 1. ويمكن استخدام التفاعل مع جو الخلفية (خاملة أو رد الفعل) للحث على كتلة متجانسة التنوي في الطور الغازي (انظر الشكل 2) 2،3. ويستند استراتيجيتنا لتخليق المواد التي PLD على ضبط خصائص المواد في نهج من القاعدة إلى القمة من خلال التحكم بعناية ديناميات البلازما ولدت في عملية PLD. يمكن أن تختلف حجم الكتلة والطاقة الحركية وتكوينها بواسطة الإعداد السليم من المعلمات ترسب التي تؤثر على النمو والفيلم ينتج عنها تغييرات شكلية وهيكلية 4،5. من خلال استغلال وصف الأسلوب هنا أثبتنا، لعدد من أكاسيد (مثل WO 3، 4 O حج 4، آل 2 O 3 علىقيس الثاني 2)، والقدرة على ضبط الصرف، والكثافة والمسامية، درجة من النظام الهيكلي، رياضيات الكيمياء والمرحلة عن طريق تعديل هيكل المواد على مقياس النانو 6-11. وهذا يسمح للتصميم المواد لتطبيقات محددة 12-16. مع الإشارة إلى التطبيقات الكهروضوئية، ونحن توليفها قيس ذات البنية النانومترية 2 تنظيم هرمي من الجسيمات النانوية تجميع (<10 نانومتر) في mesostructure نانو و-يشبه "غابة من الأشجار '13 تظهر نتائج مثيرة للاهتمام عندما يعملن في خلايا الصبغة photoanodes الشمسية توعية (DSSC ) 17. بناء على هذه النتائج السابقة وصفنا بروتوكول لترسب آل مخدر أفلام (AZO) أكسيد الزنك أكسيد باعتباره إجراء شفافة.

أكاسيد شفافة إجراء (الإدارة المعنية) هي ذات فجوة الحزمة عالية (> 3 إلكترون فولت) مواد تحويلها إلى الموصلات من المنشطات الثقيلة، وعرض المقاومية <10 -3 أوم سم، وأكثر من 80٪ transmi البصريةttance في المدى المنظور. فهي عنصر أساسي للعديد من التطبيقات مثل الشاشات التي تعمل باللمس والخلايا الشمسية 18-21 وتزرع عادة من قبل تقنيات مختلفة مثل الاخرق وترسب الليزر النبضي، ترسيب الأبخرة الكيميائية، والانحلال الحراري رذاذ مع الطرق الكيميائية حل مقرا لها. بين الإدارة المعنية، وقد تم الإنديوم أكسيد القصدير (ITO) درس على نطاق واسع لمقاومتها منخفضة لكنها تعاني من العيب من تكلفة عالية وقلة توافر الإنديوم. البحث يتحرك الآن نحو الإنديوم خالية أنظمة مثل 2 سنو F-مخدر (FTO)، آل مخدر أكسيد الزنك (AZO) وF-مخدر أكسيد الزنك (FZO).

أقطاب قادرة على توفير إدارة ذكية من الضوء الساقط (احتباس الضوء) مثيرة للاهتمام بشكل خاص للتطبيقات الضوئية. لاستغلال إمكانية للضوء مبعثر مرئية عبر الهياكل والأشكال التضاريسية التضمين على نطاق مماثل لطول موجة الضوء (مثل 300-1،000 نيو مكسيكو)، وسيطرة جيدة علىوهناك حاجة مورفولوجيا الفيلم وعلى أبنية الجمعية العنقودية.

ولا سيما ونحن تصف كيفية ضبط الصرف وهيكل الأفلام AZO. ويتميز المدمجة AZO المودعة في الضغط المنخفض (2 با الأكسجين) في درجة حرارة الغرفة وقبل المقاومة منخفضة (4.5 × 10 سم أوم -4) ومرئية الشفافية ضوء (> 90٪) وهي نسبة تنافسية مع AZO المودعة في درجات حرارة عالية، في حين AZO ويتم الحصول من الهياكل الهرمية في ablating الضغوط 2 O أعلى من 100 بنسلفانيا هذه الهياكل عرض تشتت الضوء القوي مع عامل القدرة الضباب تصل إلى 80 في المائة وأكثر من 22،23.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. الركيزة إعداد

  1. قطع 1 سم X 1 سم ركائز السيليكون من رقاقة سي، السيليكون هو جيد لتوصيف SEM (مشاهدة الطائرة والمقطع العرضي).
  2. قطع 1 سم X الطول الزجاج 1 (الصودا والجير، 1 مم)، والزجاج هو الأمثل لتوصيف الضوئية والكهربائية.
  3. إذا كانت هناك حاجة على ركائز الزجاج اتصالات، يمكن تبخرت اتصالات الاتحاد الافريقي في الفراغ باستخدام قناع. إيداع 10 نانومتر من الكروم باعتبارها البينية لتحسين التصاق الاتحاد الافريقي، إيداع 50 نانومتر من الاتحاد الافريقي.
  4. قطع 1 سم × 1 سم عينة البوليمر (مثل مضاد الحيوي بالالتصاق الإثيلين، ETFE).
  5. تنظيف ركائز بواسطة sonicating في الأيزوبروبانول ل5-10 دقيقة وشطف في الأيزوبروبانول وجافة باستخدام 2 N التدفق.

2. محاذاة الليزر واختيار معلمات ليزر

  1. الاحماء والثانية: YAG الليزر تشكل وحدد IV الانبعاثات التوافقي (266 نانومتر الطول الموجي) باستخدام مولد 4 التوافقي (FHG) من قبل اثنين من SEمولدات كوند التوافقي (SHG) في تتالي.
  2. شن 2٪ بالوزن. AL 2 O 3: أكسيد الزنك دائرية الهدف (2 "القطر) على مناور الهدف محاذاة بقعة الليزر في مركز الهدف، بدء دوران الهدف والترجمة وتعيين الحد الأقصى العمودي تأكد من أن بقعة الليزر أبدا يمس الخارجية. حلقة الفولاذ المستخدمة لعلاج هذه الهدف. يتم نقل الحركة مع الهدف روتو متعدية أن يكون الاجتثاث الموحد للسطح الهدف كله.
  3. حدد معدل تكرار (مثل 10 هرتز) والنبض الطاقة (على سبيل المثال 75 ميغا جول). ضبط النبض ورصد الاستقرار الطاقة الليزر من قبل السلطة متر.
  4. نقل عدسة التركيز إلى موضع اختيار واستخدام ورقة حساسة تعلق على هدف لقياس حجم البقعة. لأي منصب من النار طلقات الليزر التي تركز عدسة 1-5 على ورقة. تحديد موقف العدسة لديها فلوينس الليزر من حوالي 1 سم / J 2.

3. إنشاء PLD علىد اختيار معلمات ترسب

  1. محاذاة الموقف الركيزة
    1. تحميل ورقة ورقة دائرية قطرها حوالي "2 باعتبارها الركيزة لاختبارات التوافق.
    2. نقل صاحب الركيزة لمسافة الهدف إلى الركيزة د TS = 50 مم.
    3. بدء ضخ أسفل غرفة مع مضخات الابتدائي وحتى المستوى turbomolecular فراغ يصل 10 -2 بنسلفانيا
    4. تحديد نوع الغاز (الأكسجين أي) وضبط سرعة الضخ وتدفق الغاز لديها ضغط الغاز المناسبة (انظر القسمين 4 و 5). ضبط XY موقف تتلاعب الركيزة خارج المحور فيما يتعلق عمود للحصول على مركز موحد سمك أكثر من فيلم الاكليل دائرية.
    5. بدء الاجتثاث عن طريق إزالة شعاع سدادة / السلطة متر. إذا كان الهدف هو جديد أو إذا لم يتم استخدامها لفترة طويلة، وهذا الاجتثاث قبل من الضروري تنظيف الهدف.
    6. وقف الاجتثاث عندما يمكن رؤية وديعة على بابيR يبحث عن منفذ العرض.
  2. تحديد طول عمود البلازما
    1. اتبع الخطوات من 3.1.1. ل3.1.5، خلال الاجتثاث التقاط الصور مع الكاميرا الرقمية مع 0.5 - إلى المتوسط ​​1 مرة ثانية على أعمدة تراكم البلازما مختلفة.
    2. قياس طول عمود البلازما مرئية من التقاط الصور د TS كمرجع (انظر الشكل 3).
  3. معايرة سمك الفيلم
    1. نقل الركيزة بعيدا عن الهدف (أي 100 ملم وأكثر) ونقل الكوارتز الصغيرة الرصيد (QCM) على مسافة متساوية للTS د من الهدف.
    2. إيداع 1000 طلقة ليزر (أي 1 '40 بوصة) وقياس قيمة الشامل المودعة، ثم نقل QCM بعيدا.
    3. تحميل ركيزة سي كما في 1.1.
    4. إيداع عينة الاختبار (على سبيل المثال طلقات الليزر 18000، أي 30 ') واستخدام الصور SEM مقطعية لجalibrate معدل الترسيب (نانومتر / نبض).

4. ترسب أفلام AZO Nanoengineered

  1. تحميل ركائز أعد في القسم 1 على عينة تتلاعب حامل باستخدام شريط لاصق.
  2. اتبع الخطوات من 3.1.2 - 3.1.3.
  3. بدء دوران الركيزة.
  4. ترسب الأفلام المدمجة AZO
    1. التبديل على بندقية ايون ايون ومجموعة الطاقة بنسبة 100 فولت الطاقة RF، في W 75-100 وصول تدفق الغاز في 20 SCCM (هناك ضغط في نطاق 10 باسكال -2). ركائز نظيفة مع ع + أيون بندقية ل5-10 دقيقة. بعد إغلاق مدخل معالجة الغاز وتنظيف غرفة ضخ أسفل لإزالة الأرجون.
    2. إدراج غاز الأكسجين وضبط سرعة ضخ الغاز إلى تدفق ودينا 2 الأكسجين باسكال.
    3. بدء الاجتثاث ودائع لقطات 18000 (30 '). خلال الاختيار الاجتثاث أن طول عمود هو نفسه كما هو محدد في الخطوة 3.2.
    4. وقف الاجتثاث، ز إغلاقكما مدخل، ضخ أسفل القاعة.
  5. ترسب الأفلام AZO منظم هرميا
    1. إدراج غاز الأكسجين وضبط سرعة ضخ الغاز وتدفق الأكسجين لديها 160 باسكال.
    2. بدء الاجتثاث ودائع لقطات 18000 (30 '). خلال الاختيار الاجتثاث أن طول عمود هو نفسه كما هو محدد في الخطوة 3.2.
    3. وقف الاجتثاث، مدخل الغاز وثيق، ضخ أسفل القاعة.
  6. تنفيس الغرفة وإزالة عينات

5. الكهربائية والبصرية توصيف

  1. قياس خصائص النقل في الطائرة باستخدام تقنيات التحقيق أربع (أي أسلوب فان دير ديبو). انظر الشكل 4 لنظام الاتصالات. القيم النموذجية للتيار التحقيق هي في ميكروأمبير 1 إلى مجموعة مللي أمبير 10. يتم تنفيذ القياسات على مساحة العينة خفض إلى 0.7 سم × 0.7 سم لضمان الاتساق أفضل سمك (حوالي 5٪).
  2. قياس البصريالنفاذية لتر من العينة والركيزة العارية. تصحيح أطياف للمساهمة من خلال وضع الركيزة إلى 1 كثافة في واجهة الزجاج / الفيلم. لإجراء التصحيح دقيق تأكد من أن يتم تحميل العينة مع الركيزة الزجاج التي تواجه شعاع الحادث. تحديد الشفافية الضوء المرئي عن طريق حساب متوسط ​​النفاذية في نطاق 400-700 نانومتر. استخدام كرة قطرها 150 مم دمج لقياس نسبة متناثرة من الضوء، ويمكن حساب عامل بالضباب بتقسيم جزء متفرقة على ضوء مجموع المنقولة (أي المنتشرة والتي تنتقل إلى الأمام)، انظر الشكل رقم 5.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

ترسب بواسطة AZO PLD الأكسجين في الغلاف الجوي تنتج الأفلام المدمجة شفافة في إجراء منخفضة خلفية ضغط الغاز (أي 2 باسكال) وmesoporous بالغابات مثل هياكل مكونة من مجموعات تجميعها هرميا في الضغوط العالية (أي 160 باسكال). وتشكل المواد من المجالات nanocrystalline له حجم الحد الأقصى (30 نانومتر) في 2 با 22.

بسبب اصطدام بين الأنواع ذاب والغاز الخلفية، وشكل وطول عمود البلازما يختلف اختلافا كبيرا مع ضغط الأكسجين في الغرفة. (انظر المخطط في الشكل 2 والصور في الشكل 3). نتيجة لهذه الظواهر، يمكن تحديد أنظمة الترسيب الثاني: في الضغوط المنخفضة (<10 باسكال) فيلم النمو يحدث في ذرة تلو ذرة، أزياء ترسب الطاقة الحركية العالية، مما أدى إلى الأفلام المدمجة مع هيكل عمودي متعامد على سطح الركيزة (الشكل 6). عند ضغوط عالية (> 10 باسكال)، nucleate مجموعات nanosized في المرحلة الغاز وتؤثر على الركيزة مع الطاقة الحركية أقل بسبب اصطدام داخل عمود: مجموعات بناء الهياكل الهرمية التي يسهل اختراقها تشبه نانو الغابات (الشكل 6).

أداء ترسب في الأكسجين يسمح أيضا السيطرة على رياضيات الكيمياء في الفيلم: في الضغوط المنخفضة ترسب كمية كبيرة من الأكسجين الشواغر يوفر المواد مع الإلكترونات التوصيل. وذلك تحت ضغط من 2 ترسب الأمثل باسكال، حيث تنقل الناقل أعلى، المقاومية الكهربائية حوالي 5 سم X 10 -4 Ω. هذه المواد هي تنافسية للتطبيق كما TCO المدمجة، وذلك بسبب شفافيته مرئية عالية (85٪، متوسط ​​قيمة 400-700 نانومتر في المدى)، على الرغم من ترسب درجة حرارة الغرفة (انظر الشكل 7).

في الضغوط العالية، ويتحقق ذلك رياضيات الكيمياء والمحلية هو المادةتتميز بتركيز قليل من العيوب، مما يحسن الشفافية مرئية (> 90 في المائة). وعلاوة على ذلك، فإن المسامية النطاق المتوسط ​​للعينات نمت تحت ضغط عال يزيد تشتت الضوء في نطاق الطول الموجي من الفائدة (300-1،000 نانومتر) مما أدى إلى عامل الضباب (مبعثرة إلى نسبة المنقولة الفوتون) أكثر من 85٪ في نطاق 400-700 نانومتر (الشكل 7). ترتبط بقوة الخواص الكهربائية للمعلمات الترسيب (أي ضغط الأكسجين). الانتقال من الاتفاق إلى الأفلام nanoporous، لوحظ زيادة في المقاومة، ويرجع ذلك أساسا إلى انخفاض درجة الاتصال الفيلم. ونتيجة لذلك، نمت الأفلام التي يسهل اختراقها في ضغط الأكسجين أعلى من 100 عرض الموصلية باسكال منخفضة (المقاومة هي من أجل من 10 سم Ω 6) وبالتالي تحتاج التحسين أخرى. لتحسين التوصيل ويمثل استراتيجية ممكنة من خلال زراعة هذه الأفلام في أجواء الغاز مختلطة (AR: O 2) للحصول على مراقبة مستقلة من التشكل وstoichioمترى. باستخدام ضغط مجموعه 100 باسكال (سورة الضغط الجزئي من 98 با الضغط 2 O وجزئية من 2 باسكال) تتيح للحصول على المقاومية الفيلم من أجل من الطول Ω 100.

الشكل 1
الشكل 1. مخطط جهاز ليزر نابض ترسب.

الشكل 2
الشكل 2. التصويرية نظرا لعملية ترسب في الفراغ وفي وجود الغازات الخاملة وعلى رد الفعل.

الشكل 3
الشكل 3. صور للسحابة البلازما في الأكسجين با 2 (يسار) والأكسجين في باسكال 160 (الحق)، و الهدف هو الركيزة لمسافة 50 مم.

الشكل 4
الشكل 4. مخطط الاتصالات لمدة أربعة قياسات مسبار نقطة الكهربائية (فان دير ديبو).

الشكل 5
الشكل 5. التمثيل التخطيطي لقياس عامل بالضباب (H)؛ T هو نور إجمالي المنقولة (إلى الأمام ومتناثرة الضوء المرسل) وS هو العنصر متفرقة.

الشكل 6
الشكل 6. مقطعية SEM صور AZO الأفلام المودعة في الأكسجين با 2 (يسار) و 160 باسكال الأكسجين (يمين) لمدة 30 دقيقة.

s/ftp_upload/50297/50297fig7.jpg "بديل =" الشكل 7 "FO: المحتوى العرض =" 3.5in "FO: SRC =" / files/ftp_upload/50297/50297fig7highres.jpg "/>
الشكل 7. النفاذية البصرية (متوسط ​​قيمة نانومتر في 400 حتي 700 نانومتر مجموعة) وعامل بالضباب (أعلى) والمقاومة الكهربائية (القاع) كدالة للضغط الأكسجين الخلفية.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

شكل سحابة البلازما يرتبط ارتباطا وثيقا بعملية التذرية، وخاصة في وجود الغاز، ورصد عمود البلازما عن طريق التفتيش البصري المهم للسيطرة على الترسيب. عندما إيداع أكسيد المعادن من ablating هدفا أكسيد، هناك حاجة إلى الأكسجين لدعم الخسائر الأكسجين أثناء عملية الاجتثاث. في أقل الأكسجين خلفية ضغط الغاز، فإن هذه المادة قد أودعت لديها الشواغر الأكسجين. يتم تقليل هذا التأثير عن طريق زيادة ضغط الغاز. لفصل مخاليط الغاز رياضيات الكيمياء من التشكل (أي أركنساس: O 2 أو قال: O 2) يمكن استخدامها: غاز خامل لضبط الصرف، والغاز على رد الفعل لضبط تكوين ورياضيات الكيمياء. PLD في فراغ أو في الخلفية انخفاض ضغط الغاز (عادة أقل من باسكال قليلة) عادة ما يؤدي إلى ترسب عالية الطاقة الحركية من الأنواع ذاب (أي ما يصل إلى مئات EV / ذرة). وهذا قد يؤدي إلى تراكم الضغوط الداخلية التي يمكن أن تؤدي في نهاية المطاف إلى فيلم delaminatiعلى. في حالة AZO وجدنا أن القصف الركيزة مع أيونات AR (خطوة 4.4.1) قبل ترسب أمر أساسي لتجنب مثل هذه المشاكل. على العكس من ذلك، التبطين ليست قضية للأفلام nanoporous بسبب انخفاض الطاقة الأنظمة ترسب تحدث في أعلى خلفية الضغوط الغاز ونمو المقابلة من بنية مسامية الفيلم مفتوحة.

ويمكن استخدام المنهجية المقترحة هنا للمعادن الأخرى، وأكاسيد المعادن 24. واحدة من أهم المعالم، عندما ablating في وجود الغاز الخلفية، هو الموقف النسبي للالركيزة فيما يتعلق طول البلازما سحابة مرئية. طول عمود مرئية، ويمكن قياس ذلك من الصور الرقمية، ويتوافق مع المسافة القصوى التي توصل إليها أمام صدمة خلال التوسع البلازما 25. الظروف الملائمة لتشكيل جبهة صدمة تعتمد على المواد ذاب، فلوينس الليزر ونوع الغاز والضغط. شكل نموذجي مع عمودميزة واضحة المعالم، كما هو مبين على سبيل المثال في الشكل 3 (اليمين)، هو مثال على تشكيل جبهة صدمة. يمكن الحصول على الأشكال التضاريسية أكثر إحكاما من خلال تحديد مسافة الركيزة إلى الهدف أقصر من طول عمود، في حين يتم الحصول على الأفلام أكثر انفتاحا والتي يسهل اختراقها مع مسافة الركيزة إلى هدف أطول من طول عمود 6.

وترتبط القيود المحتملة لمنطقة العينة القصوى. دون حركة الركيزة منطقة العينة النموذجية لتصل إلى 2 سم × 2 سم. من تناوب خارج المحور الصحيح للحامل الركيزة، والمناطق عينة تصل إلى 4 سم × 4 سم يمكن سم 3 أو أن تنتج × 3 سم مع التوحيد جيدة (سمك الاختلاف في حدود 10٪) 26. تم الحصول على التوحيد مماثلة على الأفلام AZO (أي 10٪ لل1cmx1cm). معدل الترسيب تعتمد بشدة على المعلمات ترسب، في هذه الحالة كان معدل نمو AZO مع حامل الركيزة حوالي 14 نانومتر الدورية / دقيقة للأفلام المدمجة و 50 نانومتر /دقيقة لتلك التي يسهل اختراقها. وترتبط هذه القيم إلى ليزر معدل تكرار 10 هرتز ويمكن زيادة بواسطة واحدة من حجم مع نسبة 100 تكرار هرتز. يتم تنفيذ ترسب في درجة حرارة الغرفة، ونحن لا نلاحظ اي نوع من التدفئة الركيزة. وبفضل هذه أن تستخدم مجموعة واسعة من ركائز، وبالإضافة إلى السليكون والزجاج ونحن أودعت بنجاح AZO على البلاستيك (أي مضاد الحيوي بالالتصاق الإثيلين، ETFE) 27. ويرتبط آخر الحرجية المحتملة على الاستقرار الميكانيكية الهياكل nanoporous. وينبغي أن تدار العينات والمودعة مع الرعاية مع مراعاة أن الاستقرار الميكانيكية يتناقص مع زيادة ضغط الغاز الخلفية المستخدمة أثناء عملية PLD. في حالة AZO، أدلى الاستقرار منخفضة من الأفلام التي يسهل اختراقها جهة اتصال السليم مع تحقيقات الكهربائية صعبة للغاية. عموما، يمكن تحسين الاستقرار الميكانيكية الحرارية العلاجات الصلب في 400-500 درجة مئوية في الهواء أو في الغازات الخاملة withouر تعديل كبير في التشكل العام، كما هو مبين على حد سواء لAZO وقيس 2 7،23.

وفي الختام أسلوبنا يسمح لإيداع كلا الفيلمين AZO المدمجة وnanoporous مع التحكم الدقيق للخصائص الهيكلية والمورفولوجية. الأفلام المدمجة تبين الخصائص الفنية تنافسية من حيث الشفافية إلى الضوء المرئي والتوصيل الكهربائي. Nanoporous الأفلام تتمثل في هياكل المنظمة هرميا من النانو المتناهية الصغر إلى النطاق، تشبه غابة من الأشجار، وأؤكد قدرة فعالة جدا تناثر ضوء الحادث (الأعلى عامل الضباب) فتح المجال لإمكانية تطوير الأقطاب مع وظيفة تعويض اللون الخفيفة. وليس فقط المتعلقة المنهجية المقترحة لترسب AZO ولكن يمكن تطبيقها أيضا على معادن أخرى وأكاسيد. ويمكن الجمع بين خصائص الأفلام المدمجة ويسهل اختراقها من خلال زراعة الأفلام متعددة الطبقات أو متدرجة، من أجل الحصول حصيرة functionalized مضاعفةيريال.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

الإعلان عن أي تضارب في المصالح.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Pulsed Laser Continuum-Quantronix Powerlite 8010
Power meter Coherent FieldMaxII-TO
Ion Gun Mantis Dep RFMax60
Mass flow controller Mks 2179 °
Quartz Crystal Microbalance Infcon XTC/2
Background gas Rivoira-Praxair 5.0 oxygen
Target Kurt Lesker (made on request)
Isopropanol Sigma Aldrich 190764-2L
Source meter Keithley K2400
Magnet Kit Ecopia 0.55T-Kit
Spectrophotometer PerkinElmer Lambda 1050

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Pulsed Laser Deposition of Thin Films. Chrisey, D. B., Hubler, G. K. , John Wiley & Sons. New York. (1994).
  2. Lowndes, D. H., Geohegan, D. B., Puretzky, A. A., Norton, D. P., Rouleau, C. M. Synthesis of novel thin-film materials by pulsed laser deposition. Science. 273, 898 (1996).
  3. 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. Synthesis and characterization of nanostructured tungsten and tungsten oxide films. Catalysis Today. 116, 69-73 (2006).
  4. Casari, C. S., Foglio, S., Passoni, M., Siviero, F., Bottani, C. E., Li Bassi, A. Energetic regimes and growth mechanisms of pulsed laser deposited Pd clusters on Au(111) investigated by in situ Scanning Tunneling Microscopy. Physical Review B. 84 (111), 155441 (2011).
  5. Cattaneo, D., Foglio, S., Casari, C. S., Li Bassi, A., Passoni, M., Bottani, C. E. Different W cluster deposition regimes in pulsed laser ablation observed by in situ Scanning Tunneling Microscopy. Surface Science. 601, 1892-1897 (2007).
  6. Bailini, A., Di Fonzo, F., Fusi, M., Casari, C. S., Li Bassi, A., Russo, V., Baserga, A., Bottani, C. E. Pulsed laser deposition of tungsten and tungsten oxide thin films with tailored structure at the nano- and mesoscale. Applied Surface Science. 253, 8130-8135 (2007).
  7. Fusi, M., Russo, V., Casari, C. S., Li Bassi, A., A,, Bottani, C. E. Titanium oxide nanostructured films by reactive pulsed laser deposition. Applied Surface Science. 255 (10), 5334-5337 (2009).
  8. Dellasega, D., Facibeni, A., Fonzo, F. D. i, Russo, V., Conti, C., Ducati, C., Casari, C. S., Li Bassi, A., Bottani, C. E. Nanostructured High Valence Silver Oxide Produced by Pulsed laser Deposition. Applied Surface Science. 255 (10), 5248-5251 (2009).
  9. Di Fonzo, F., Tonini, D., Li Bassi, A., Casari, C. S., Beghi, M. G., Bottani, C. E., Gastaldi, D., Vena, P., Contro, R. Growth regimes in pulsed laser deposition of alumina films. Applied Physics A. 93, 765-769 (2008).
  10. Bailini, A., Donati, F., Zamboni, M., Russo, V., Passoni, M., Casari, C. S., Li Bassi, A., Bottani, C. E. Pulsed Laser Deposition of Bi2Te3 Thermoelectric Films. Applied Surface Science. 254, 1249-1254 (2007).
  11. Baserga, A., Russo, V., Fonzo, F. D. i, Bailini, A., Cattaneo, D., Casari, C. S., Li Bassi, A., Bottani, C. E. Nanostructured Tungsten Oxide With Controlled Properties: Synthesis And Raman Characterization. Thin Solid Films. 515, 6465-6469 (2007).
  12. Dellasega, D., Facibeni, A., Di Fonzo, F., Bogana, M., Polissi, A., Conti, C., Ducati, C., Casari, C. S., Li Bassi, A., Bottani, C. E. Nanostructured Ag4O4 films with enhanced antibacterial activity. Nanotechnology. 19, 475602 (2008).
  13. Fonzo, F. D. i, Casari, C. S., Russo, V., Brunella, M. F., Li Bassi, A., Bottani, C. E. Hierarchically organized nanostructured TiO2 for photocatalysis applications. Nanotechnology. 20, 015604 (2009).
  14. Torta, F., Fusi, M., Casari, C. S., Bottani, C. E., Bachi, A. Titanium Dioxide Coated MALDI plate for on target Analysis of Phosphopeptides. Journal of Proteome Research. 8, 1932-1942 (2009).
  15. 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).
  16. Li Bassi, A., Bailini, A., Donati, F., Russo, V., Passoni, M., Mantegazza, A., Casari, C. S., Bottani, C. E. Thermoelectric properties of Bi-Te Films with controlled structure and morphology. Journal of Applied Physics. 105, 124307 (2009).
  17. Sauvage, F., Di Fonzo, F., Li Bassi, A., Casari, C. S., Russo, V., Divitini, G., Ducati, C., Bottani, C. E., Comte, P., Graetzel, M. Bio-inspired hierarchical TiO2 photo-anode for dye-sensitized solar cells. Nano Letters. 10, 2562-2567 (2010).
  18. Grankvist, C. G. Transparent conductors as solar energy materials: A panoramic review. Solar Energy Materials & Solar Cells. 91, 1529 (2007).
  19. Minami, T. Transparent conducting oxide semiconductors for transparent electrodes. Semicond. Sci. Technol. 20, S35 (2005).
  20. Fortunato, E., et al. Transparent Conducting Oxides for Photovoltaics. MRS Bulletin. 32, 242 (2007).
  21. Exarhos, G. J., et al. Discovery-based design of transparent conducting oxide films. Thin Solid Films. 515, 7025 (2007).
  22. Gondoni, P., Ghidelli, M., Fonzo, F. D. i, Russo, V., Bruno, P., Mart-Rujas, J., Bottani, C. E., Li Bassi, A., Casari, C. S. Structural and functional properties of Al:ZnO thin films grown by Pulsed Laser Deposition at room temperature. Thin Solid Films. 520, 4707-4711 (2012).
  23. Gondoni, P., Ghidelli, M., Fonzo, F. D. i, Carminati, M., Russo, V., Li Bassi, A., Casari, C. S. Structure-dependent optical and electrical transport properties of nanostructured Al-doped ZnO. Nanotechnology. 23, 365706 (2012).
  24. Casari, C. S., Li Bassi, A. Pulsed Laser Deposition of Nanostructured Oxides: from Clusters to Functional Films. Advances in Laser and Optics Research. Arkin, W. T. 7, Nova Science Publishers Inc. 65-100 (2012).
  25. Amoruso, S., Sambri, A., Vitiello, M., Wang, X. Plume expansion dynamics during laser ablation of manganates in oxygen atmosphere. Applied Surface Science. 252, 4712-4716 (2006).
  26. Uccello, A., Dellasega, D., Perissinotto, S., Lecis, N., Passoni, M. Nanostructured Rhodium Films for Advanced Mirrors Produced by Pulsed Laser Deposition. Journal of Nuclear Materials. , Accepted (2013).
  27. Gondoni, P., Ghidelli, M., Fonzo, F. D. i, Russo, V., Bruno, P., Martí-Rujas, J., Bottani, C. E., Li Bassi, A., Casari, C. S. Highly Performing Al:ZnO Thin Films grown by Pulsed Laser Deposition at Room Temperature. Nanoscience and Nanotechnology. , Accepted (2013).

Tags

مواد العلوم، العدد 72، الفيزياء، تقنية النانو، Nanoengineering، أكاسيد، الأغشية الرقيقة، رقيقة نظرية الفيلم، ترسب والنمو، نابض ترسب الليزر (PLD)، أكاسيد شفافة إجراء (TCO)، وأكاسيد ذات البنية النانومترية تنظيم هرمي، آل مخدر أكسيد الزنك (AZO) الأفلام، وتعزيز القدرة تشتت الضوء، والغازات، الترسيب، nanoporus، الجسيمات النانوية، فان دير ديبو، المجهر الإلكتروني الماسح، SEM
تلفيق نانو هندسيا إجراء أكاسيد شفافة من ترسب الليزر النبضي
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Gondoni, P., Ghidelli, M., Di Fonzo, … More

Gondoni, P., Ghidelli, M., Di Fonzo, F., Li Bassi, A., Casari, C. S. Fabrication of Nano-engineered Transparent Conducting Oxides by Pulsed Laser Deposition. J. Vis. Exp. (72), e50297, doi:10.3791/50297 (2013).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter