Waiting
Login processing...

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

Chemistry

ניאוביום אוקסיד סרטים שהופקדו על ידי התזה ראקטיבית: השפעת קצב זרימת החמצן

Published: September 28, 2019 doi: 10.3791/59929
Automatic Translation
1, 2, 2, 2, 1, 2
1Chemistry Department, Federal University of São Carlos (UFSCAR), 2Physics Department, School of Sciences, São Paulo State University (UNESP)

Summary

כאן, אנו מציגים פרוטוקול עבור ניאוביום בסרטי תחמוצת התצהיר על ידי התזה תגובתי עם שונים זרימת חמצן שיעורי לשימוש כשכבת התחבורה אלקטרון בתאי השמש פרוביסקיט.

Abstract

התזה תגובתית היא טכניקה רב-תכליתית המשמשת ליצירת סרטים קומפקטיים עם הומוגניות מצוינים. כמו-כן, היא מאפשרת שליטה קלה בפרמטרים כגון שיעור זרימת הגז, שתוצאתה שינויים בקומפוזיציה ולכן בהתאם למאפייני הסרט הנדרשים. בדו ח זה, התזה מגיב משמש להפקדת סרטי תחמוצת ניאובנום. היעד ניאוביום משמש כמקור מתכת וזרימת חמצן שונים שיעורי ההפקדה ניאוביום בסרטי תחמוצת. שיעור זרימת החמצן השתנה מ 3 עד 10 sccm. הסרטים שהופקדו תחת שיעורי זרימת חמצן נמוכה מראים מוליכות חשמלית גבוהה יותר ומספקים התאים הסולאריים טוב יותר פרוביסקיט כאשר משתמשים כשכבת התחבורה האלקטרונים.

Introduction

טכניקת הריסוס משמשת רבות להפקדת סרטים באיכות גבוהה. היישום העיקרי שלה הוא בתעשיית מוליך למחצה, למרות שהוא משמש גם ציפוי פני השטח לשיפור תכונות מכניות, ושכבות רפלקטיבית1. היתרון העיקרי של התזה היא האפשרות להפקיד חומרים שונים על גבי מצעים שונים; הטוב ביותר ושליטה על הפרמטרים התצהיר. טכניקת התזה מאפשרת הפקדת סרטים הומוגניות, עם הדבקה טובה על שטחים גדולים ובעלות נמוכה בהשוואה לשיטות התצהיר האחרות כגון הפקדת אדי כימית (CVD), מחלת הקרן המולקולרית (MBE) ועדות השכבה האטומית (אלד) 1,2. בדרך כלל, סרטים מוליכים למחצה שהופקדו על ידי התזה הם אמורפיים או פוליפשיים, עם זאת, ישנם דיווחים על גידול אפיציאני על ידי התזה3,4. עם זאת, תהליך התזה מורכב מאוד והטווח של הפרמטר הוא רחב5, כך שכדי להשיג סרטים באיכות גבוהה, הבנה טובה של התהליך ומיטוב הפרמטרים נחוצים עבור כל חומר.

ישנם מספר מאמרים המדווחים על התצהיר של ניאוביום הסרטים תחמוצת על ידי התזה, כמו גם ניאוביום ניטריד6 ו ניאובנום קרביד7. בין Nb-תחמוצות, ניאובנום pentoxide (Nb2O5) הוא חומר שקוף, יציב ומלא-מיים המוצגים בחומרים פולימורפיזם נרחבים. זהו מוליך למחצה n-type עם ערכי פער הלהקה החל מ 3.1 כדי 5.3 eV, נותן אלה תחמוצות מגוון רחב של יישומים8,9,10,11,12,13 ,14,15,16,17,18,19. Nb2O5 משכה תשומת לב ניכרת כחומר מבטיח לשמש פרוביסקיט תאים סולאריים בשל היעילות שלה הזרקה אלקטרון ויציבות כימית טובה יותר לעומת טיטניום דו חמצני (TiO2). בנוסף, פער הלהקה של Nb2O5 יכול לשפר את המתח במעגל הפתוח (Voc) של התאים14.

בעבודה זו, Nb2O5 הופקד על ידי התזה תגובתי תחת שיעורי זרימת חמצן שונים. בקצב של זרימת חמצן נמוכה, מוליכות הסרטים הוגדלה מבלי לעשות שימוש בסמים, אשר מציג זיהומים במערכת. סרטים אלה שימשו כשכבת התחבורה אלקטרון בתאי שמש פרוביסקיט שיפור הביצועים של תאים אלה. נמצא כי הפחתת כמות החמצן גורמת היווצרות של משרות חמצן, אשר מגדיל את המוליכות של הסרטים המובילים לתאי שמש עם יעילות טובה יותר.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. תצריב וניקוי המצע

  1. באמצעות מערכת חיתוך זכוכית, טופס 2.5 x 2.5 מצעים בגודל של פלואוריד דק (FTO).
  2. הגן על חלק ממשטח המצע עם קלטת תרמית עוזב 0.5 ס מ של צד אחד חשוף.
  3. הפקדה כמות קטנה של אבקת אבץ (מספיק כדי לכסות את האזור להיות חרוט) על גבי החלק העליון של FTO חשוף ושחרר חומצה הידרוכלורית מרוכז (HCl) על אבקת אבץ לאט עד כל אבקת אבץ נצרך על ידי התגובה. מיד לאחר מכן, לשטוף את המצע עם מים מפוהים (DI).
    התראה: גז מימן בשפע מופק אבץ ותגובת HCl.
  4. להסיר את הקלטת ולשטוף עם די מים וסבון באמצעות מברשת קטנה.
    הערה: המברשת מסייעת להסיר דבק שיורית מהקלטת.
  5. השאר את המצע החרוט בתמיסת סבון (50% במים) ושמור אותו למשך 15 דקות באמבט ultrasonicate. אז, sonicate עבור 15 דקות ב-DI מים (2 פעמים), ואחריו 10 דקות יותר ב אצטון ולבסוף 10 דקות אלכוהול איזופרופיל. יבש את המצע עם גז חנקן.

2. התצהיר של ניאוביום תחמוצת הסרטים

  1. תקן את המצע דרך מסיכת צל הגנה על 0.5 ס מ של שני הצדדים.
    הערה: בצידו השני של ה-FTO, חשוב לאשר כי ה-FTO מכוסה כדי למנוע מעגלים קצרים בעת בניית התא.
  2. הציגו את המצע לחדר הניקוז. ואטמו את החדר
  3. . הפעל את משאבת המכונאי ב -10 דקות הראשונות, לשנות את השסתום 3-הדרך למצב האלימה כדי לחמם את הנפט שלה לשחרר מים כדי לשפר את שאיבה. המשאבה הראשית עובדת לבד עד שהלחץ הוא 6 x 10-2 Torr.
  4. לשנות את השסתום 3-כיוון לתנוחת הגיבוי, ולהפוך את המשאבה טורבו מולקולרי on. לאחר הפעלת המשאבה המולקולרית, פתח את שסתום השער בכניסה למשאבת הוואקום. התצהיר מתחיל כאשר הלחץ מגיע 3 x 10-6 torr.
    הערה: לפני תחילת משאבה מולקולרית, ואקום הראשי צריך להיות טוב יותר 6 x 10-2 torr, עם זאת, לא גבוה יותר 5 x 10-2 torr על מנת למנוע זיהום החדר עם שמן משאבה.
  5. כאשר ואקום מגיע 5 x 10-5 torr, לפתוח את מערכת קריר מים ולהפעיל את מערכת החימום מצע. הגדר את הטמפרטורה ב 500 ° c. הגדילו את הטמפרטורה לאט, 100 ° c כל 5 דקות עד שהוא מגיע לערך הרצוי.
  6. הגדר את הפרמטרים של גזים לשימוש בתצהיר: ארגון של 40 sccm וחמצן של 3 כדי 10 sccm.
    הערה: שיעור זרימת החמצן היה מגוון בכל התצהיר: 3, 3.5, 4 ו 10 sccm. חמצן מגיב עם ניאוביום להרכיב תחמוצת ניאוביום.
  7. להציג ארגון על החדר, ולהגדיר את הלחץ על 5 x 10-3 torr ואת תדר רדיו (RF) כדי 120 W. להפעיל את RF ולכוון באמצעות תיבת התאמת עכבה. במקרה פלזמה לא מתחיל, להגדיל את הלחץ לאט עד שהוא מגיע 2 x 10-2 Torr. , בלחץ הזה. הפלסמה אמורה להתחיל הפעילו את הלחץ באמצעות שסתום שער שניתן לפתוח או לסגור כדי לשנות את קצב השאיבה.
  8. לשמור על פלזמה ב 120 W עבור 10 דקות כדי לנקות את היעד ניאוביום הסרת כל שכבת תחמוצת להציג על פני השטח שלה.
    הערה: בעת ניקוי היעד, תריס המצע סגור כדי להגן על המצע מכל התצהיר החומרי.
  9. להציג חמצן לתוך החדר, לאחר ייצוב, להגדיר את הכוח תדר רדיו כדי 240 W ולפתוח את תריס המצע. . התצהיר מתחיל הגדר את זמן התצהיר להיות בעובי הסופי של 100 ננומטר על בסיס מחקרים קודמים שקבעו את שיעור התצהיר. עבור כל תנאי תצהיר צפוי שיעור התצהיר שונה, כך זמן התצהיר גם שונה.
  10. לאחר זמן התצהיר הושלמה, לסגור את התריס מיד, לכבות את ה-RF, לסגור את הגזים ולהקטין את טמפרטורת המצע לטמפרטורת החדר.
  11. ככל שטמפרטורת המצע מגיעה לטמפרטורת החדר, הציגו אוויר ליצירה מחדש של לחץ הסביבה ופתחו את החדר.
    הערה: בדרך כלל, המערכת אורכת 4 שעות כדי להגיע לטמפרטורה של 40 ° c.

3. בניית תאי השמש

  1. הכנת הפתרונות המשמשים לבניית המכשירים
    1. TiO2 הדבק פתרון: מערבבים 150 מ"ג של TiO2 הדבק 1 מ ל של די מים. מערבבים את זה ליום אחד לפני השימוש.
      הערה: לשמור על ההשעיה ערבוב גם כאשר אתה לא משתמש בו כדי להיות בטוח כי ההשעיה היא תמיד הומוגנית.
    2. הכינו את פתרון היודיד המוביל (PbI2) על-ידי ערבוב 420 מ"ג של pbi2 ב-1 מ ל של הידרופראיד דימתיפימיד. השתמש רק בממיסים הידרומים.
    3. הכינו את התמיסה של מתיונין (CH3nh3I) על ידי הוספת 8 מ"ג של CH3nh3אני 1 מ ל של אלכוהול איזופרופיל (IPA).
      הערה: תוכן המים ב-IPA חייב להיות פחות מ 0.0005%.
  2. הפקדה TiO2 mesoporous שכבה על גבי שכבת תחמוצת ניאוביום באמצעות מרובע ספין ב 4,000 rpm עבור 30 s.
  3. הניחו את המצע על התנור בעקבות השלבים: 270 ° צ' למשך 30 דקות; 370 ° c עבור 30 דקות ו 500 ° c עבור 1 h. המתן עד שהתנור יגיע לטמפרטורת החדר ויסיר את המצע.
    הערה: הטיפול בחום מבטל את החלק האורגני של ההדבקה ומותיר שכבה נקבובי על הסרט.
  4. הפקדה שתי שכבות של PbI2 על גבי TiO2 mesoporous באמצעות מרובע ספין ב 6,000 rpm עבור 90 s ואחרי כל התצהיר לשים את המצע בצלחת חמה ב 70 ° c עבור 10 דקות.
    הערה: התצהיר של PbI2 חייב להיות בתוך תיבת כפפה מלאה חנקן טהור או ארגון עם אווירה מבוקרת (מים וחמצן < 0.1 ppm).
  5. הפקדת הפתרון שלהמלון. ירידה 0.3 mL של CH3NH3אני פתרון אל pbi2, לחכות 20 s ולאחר מכן ספין ב 4,000 Rpm עבור 30 s. לשים את המצע על צלחת חמה ב 100 ° c עבור 10 דקות.
    הערה: The CH3NH3אני התצהיר חייב להיות בתוך תיבת הכפפות. הסכום הכולל שלהפתרון CH 3NH3I חייב להיות ירד במהירות בצעד אחד בלבד.
  6. הפקדה של ספירו-ometad פתרון על גבי שכבת פרוביסקיט על ידי ציפוי ספין ב 4,000 סל ד עבור 30 s. להשאיר את המצע באווירת חמצן בלילה.
    הערה: ההצהרה של ספירו-מאת. חייבת להיות בתוך תא כפפות לאחר התצהיר, חשוב להשאיר את המצע לילה באווירת חמצן, כדי לעשות התחמיתו של ספירו-מקומלי מגביר את המוליכות שלה.
  7. התאדה 70 nm של מגע זהב באמצעות מסיכת צל בקצב של 0.2 A/s עד 5 ננומטר הוא הגיע ולאחר מכן להגדיל את הקצב ל 1 A/s.
    הערה: חשוב להשתמש בקצב איטי בהתחלה כדי למנוע דיפוזיה של הזהב דרך התא.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

במערכת הריסוס, שיעור התצהיר מושפע מאוד מקצב זרימת החמצן. שיעור התצהיר פוחת. כאשר זרימת החמצן מוגברת בהתחשב בתנאים הנוכחיים של אזור היעד בשימוש וכוח פלזמה, הוא ציין כי מ 3 עד 4 sccm יש ירידה הבעה על שיעור התצהיר, עם זאת, כאשר החמצן הוא גדל מ 4 כדי 10 sccm זה הופך פחות מבוטא. במשטר 3 sccm שיעור התצהיר הוא 1.1 ננומטר/s, הפחתת בפתאומיות ל 0.1 ננומטר/s עבור 10 sccm כפי שנראה באיור 1.

השלב תחמוצת ניאוביום נוצר תלוי בקצב זרימת החמצן. עבור זרימות פחות מ 3 sccm, ניאוביום דו חמצני (nbo2) הוא השלב העיקרי נוצר. עבור זרימות גבוה יותר מ-3.5 sccm סכום החמצן גבוה מדי מקורם NbO2, במקום, Nb2O5 הוא נצפתה כשלב העיקרי (איור 2). תמונות מיקרוסקופ אלקטרוני (איור 2) להראות את חלקיקי כדורי ננו של הסרטים שהופקדו ב 3.5, 4 ו 10 sccm. לעומת זאת, הסרט הופקד על 3 sccm מראה גליונות חלקיקים צורה.

הסרטים שהופקדו על ידי התזה תגובתי בקצבי זרימת חמצן שונים מראים תכונות חשמליות שונות. המוליכות של הסרטים עולה כאשר פחות חמצן משמש, 3 sccm או פחות. הגדלת קצב זרימת החמצן ל 3.5, 4 ו-10 sccm, ירידה במוליכות היא נצפתה (איור 3a, B). זה מייצג דרך פשוטה וקלה להגדיל את המוליכות של סרטי תחמוצת על ידי התאמת שטף של חמצן במהלך התצהיר הסרט.

הסרטים תחמוצת ניאוביום שהופקדו על ידי התזה שימשו שכבת התחבורה אלקטרון (ETL) בתאי השמש פרוביסקיט. עבור אלה תאים סולאריים, הסרט שהופקדו על 3 sccm לא היה בשימוש, כי השקיפות חיונית ETLs. הביצועים של התאים הסולאריים גם תלוי תחמוצת ניאוביום בשימוש (איור 4). התא שנעשה עם הסרטים שהופקדו ב 3.5 sccm יש את הביצועים הטובים ביותר עם הזרם הגבוה ביותר במעגל הקצר, השפעה ברורה של מאפייני הסרט ETL על הביצועים הסופיים של התאים.

Figure 1
איור 1: התצהיר שיעור כפונקציה של שיעור זרימת החמצן במהלך ניאוביום התצהיר סרטים תחמוצת.
תמונות של משטחי הסרטים תחמוצת מוצגים כמו insets. דמות זו השתנתה מפרנאנדס ואח '20. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 2
איור 2: תמונות מיקרוסקופיה אלקטרונים ורנטגן בעזרת שערי תחמוצת ניאובנום שהופקדו תחת שיעורי זרימה שונים של אוקסיגנס, 3 sccm (א), 3.5 sccm (ב), 4 sccm (C) ו -10 sccm (D).
הראשי NbO2 (jcpds #82-1142) ו-Nb2O5 (jcpds #28-317) פסגות מסומנים. הפסגות האחרות מתייחסות ל-FTO. דמות זו השתנתה מפרנאנדס ואח '20. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 3
איור 3: זרם לעומת מתח של דיפרנט ניאוביום הסרטים תחמוצת (א), מוליכות המקביל (ב).
דמות זו השתנתה מפרנאנדס ואח '20. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 4
איור 4: אדריכלות סכמטית של התקנים תא השמש (א), העיקולים J-V של התאים הסולריים באמצעות הסרטים תחמוצת ניאוביום הופקד בקצב זרימת חמצן שונים, 3.5 sccm (ב), 4 sccm (ג) ו 10 sccm (ד).
דמות זו השתנתה מפרנאנדס ואח '20. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

הסרטים תחמוצת ניאוביום שהוכנו בעבודה זו שימש כשכבת התחבורה אלקטרון בתאי השמש פרוביסקיט. המאפיין החשוב ביותר הנדרש עבור שכבת תחבורה אלקטרון הוא למנוע שילוב מחדש, חסימת חורים והעברת אלקטרונים ביעילות.

במובן זה, השימוש בטכניקת התזה התגובתית הוא יתרון שכן הוא מפיק סרטים צפופים וקומפקטיים. כמו כן, כפי שהוזכר כבר, לעומת סול-ג'ל, אנוזציה, הידרותרמי ואדים כימיים שיטות סינתזה14,21,22, התזה תגובתי היא המתאימה ביותר להפקיד אזורים גדולים1 ,2,14. עם זאת, הבנת התפקיד של הפרמטרים התצהיר על מאפייני הסרט הוא אתגר5,15,20, במיוחד במקרה של niobium-תחמוצת שיכול ליצור רבים שונים גביש יציב מבנים .

Nb ניתן למצוא במצב חמצון עץ כמו II, IV ו-V, אשר השולט NbO, NbO2, ו-Nb2O5 שלב בהתאמה14. למרות ניאוביום pentoxide (Nb2O5) הוא השלב היציב ביותר, שליטה על כמות החמצן בחדר במהלך התצהיר יכול לייצר שלבים שונים. זהו צעד קריטי וחשוב, המחייב שליטה משובחת. בזרם החמצן שלנו של 3 sccm מעדיף היווצרות NbO2. השימוש בקצב זרימת חמצן גבוה מ 3 sccm מוביל היווצרות Nb2O5.

עודף חמצן בחדר מוביל לזיהום החמצן של המטרה. התוצאה היא ירידה בשיעור התצהיר של הסרט תחמוצת והיווצרות שלבים שונים כפי שהוסבר בפרסום הקודם20. להיפך, מחסור בחמצן בתא מקטין באופן משמעותי את שקיפות הסרט. מלבד היווצרות של שלבים שונים, לשנות את זרימת החמצן התוצאות בסרטים עם צפיפות שונה של משרות חמצן. זה מוביל לשינויים משמעותיים במאפייני הקולנוע, למשל המוליכות שלה. NbO2 מראה מוליכות גבוהה, בעוד Nb2O5 הוא שלב התנגדות יותר. המוליכות החשמלית הנמוכה של Nb2O5 לעומת הסרטים nbo2 מוסבר על ידי הטבע הכימי של הקשר, Nb יש מדינה בתשלום של 5+, עם כל האלקטרונים שלה 4d קשר O 2p-מסלולית. עבור Nb2O5 סרטים (סרטים שהופקדו עם 3.5, 4 ו-10 sccm של זרימת חמצן), המוליכות הגבוהה ביותר היא נצפתה בסרטים שהופקדו עם 3.5 sccm של זרימת חמצן, אשר מיוחסת לעלייה במשרות החמצן20.

התא שנעשה עם סרט שהופקדו עם 3.5 sccm של זרימת החמצן יש את הביצועים הטובים ביותר עם זרם המעגל הקצר הגבוה ביותר. ביצועים גבוהים זה נובע מוליכות טובה יותר של הסרט הכתב ניאובנום תחמוצת. כמו הסרוב של הסרט תחמוצת ניאוביום עולה, המכשירים להראות יעילות פחות.

באופן ברור, התזה היא טכניקת תצהיר רבת עוצמה המאפשרת שליטה עדינה יותר בפרמטרים של התצהיר בהשוואה לטכניקות אחרות של תצהיר כימי. המגבלה העיקרית של התזה היא השימוש בוואקום אולטרה גבוה הנדרש כדי למנוע מזהמים, אשר מרמז פעמים ארוכות יחסית המתנה עבור שאיבה. זמן ההמתנה ניתן להימנע באופן חלקי במערכת מצויד לפני החדר, או מערכת שאיבה דיפרנציאלית. עם זאת, דרישה זו מאפשרת הפקת סרטים של טוהר גבוה.

לסיכום, השימוש בתזה מאפשר היווצרות של סרטים דחוסים וקומפקטיים עם סטואיצ'ימטריה מבוקרת. במקרה שלנו, מוליכות טובה הושגה על ידי התאמת תכולת החמצן בחדר. התזה היא טכניקה מבטיח להפקיד את הסרט באזורים גדולים כדי לייצר תאים סולריים יעילים.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

. למחברים אין מה לגלות

Acknowledgments

העבודה נתמכת על ידי הפונדסאו דה Amparo à Pesquisa do Estado דה סאו פאולו (FAPESP), סנטרו de Desenvolvimento de חומריות מיקרו (CDMF-FAPESP N º 2013/07296-2, 2017/11072-3, 2013/09963-6 ו 2017/18916-2). תודות מיוחדות לפרופסור מקסימו סיו לי למדידות PL.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
2-propanol Merck 67-63-0 solvent with maximum of 0.005% H2O
4-tert-butylpyridine Sigma Aldrich 3978-81-2 chemical with 96% purity
acetonitrile Sigma Aldrich 75-05-8 anhydrous solvent , 99.8% purity
bis(trifluoromethane)sulfonimide lithium salt Sigma Aldrich 90076-65-6 chemical with ≥99.95% purity
chlorobenzene Sigma Aldrich 108-90-7 anhydrous solvent , 99.8% purity
ethanol Sigma Aldrich 200-578-6 solvent
Fluorine doped tin oxide (SnO2:F) glass substrate Solaronix TCO22-7/LI substrate to deposit films
Kaptom tape Usinainfo 04227 thermal tape used to cover the substrates
Kurt J Lesker magnetron sputtering system Kurt J Lesker ------ Sputtering equipment used to deposit compact films
Lead (II) iodide Alfa Aesar 10101-63-0 PbI2 salt- 99.998% purity
methylammonium iodide Dyesol 14965-49-2 CH3NH3I salt
N2,N2,N2′,N2′,N7,N7,N7′,N7′-octakis (4-methoxyphenyl)-9,9′-spirobi [9H-fluorene]-2,2′,7,7′-tetramine Sigma Aldrich 207739-72-8 Spiro-OMeTAD salt, 99% purity
Niobium target of 3” CBMM- Brazilian Metallurgy and Mining Company ------ niobium sputtering target used in the sputtering system
N-N dimethylformamide Merck 68-12-2 solvent with maximum of 0.003% H2O
TiO2 paste Dyesol DSL 30NR-D titanium dioxide paste
tris(2-(1H-pyrazol-1-yl)-4-tert-butylpyridine)cobalt(III) tri[bis(trifluoromethane)sulfonimide] Dyesol 329768935 FK 209 Co(III) TFSL salt

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Wasa, K., Kitabatake, M., Adachi, H. Thin film materials technology : sputtering of compound materials. , William Andrew Pub. (2004).
  2. Kelly, P. J., Arnell, R. D. Magnetron sputtering: A review of recent developments and applications. Vacuum. 56, 159-172 (2000).
  3. Chen, W. -C., Peng, C. Y., Chang, L. Heteroepitaxial growth of TiN film on MgO (100) by reactive magnetron sputtering. Nanoscale Research Letters. 9, 551 (2014).
  4. Guo, Q. X., et al. Heteroepitaxial growth of gallium nitride on ( 1 1 1 ) GaAs substrates by radio frequency magnetron sputtering. Journal of Crystal Growth. 239, 1079-1083 (2002).
  5. Berg, S., Nyberg, T. Fundamental understanding and modeling of reactive sputtering processes. Thin Solid films. (476), 215-230 (2005).
  6. Wong, M. S., Sproul, W. D., Chu, X., Barnett, S. A. Reactive magnetron sputter deposition of niobium nitride films. Journal Vacuum Science & Technology A: Vacuum, Surfaces and Films. 11, 1528-1533 (2002).
  7. Zoita, C. N., Braic, L., Kiss, A., Braic, M. Characterization of NbC coatings deposited by magnetron sputtering method. Surface and Coatings Technology. 204, 2002-2005 (2010).
  8. Nico, C., Monteiro, T., Graça, M. P. F. Niobium oxides and niobates physical properties: Review and prospects. Progress in Materials Science. 80, 1-37 (2016).
  9. Aegerter, M. A., Schmitt, M., Guo, Y. Sol-gel niobium pentoxide coatings: Applications to photovoltaic energy conversion and electrochromism. International Journal of Photoenergy. 4, 1-10 (2002).
  10. Fernandes, S. L., et al. Hysteresis dependence on CH3NH3PbI3 deposition method in perovskite solar cells. Proceedings of SPIE - International Society for Optics and Photonics. 9936, 9936 (2016).
  11. Fernandes, S. L., et al. Nb2O5hole blocking layer for hysteresis-free perovskite solar cells. Materials Letters. 181, 103-107 (2016).
  12. Hamada, K., Murakami, N., Tsubota, T., Ohno, T. Solution-processed amorphous niobium oxide as a novel electron collection layer for inverted polymer solar cells. Chemical Physics Letters. 586, 81-84 (2013).
  13. Aegerter, M. a Sol-gel niobium pentoxide: A promising material for electrochromic coatings, batteries, nanocrystalline solar cells and catalysis. Solar Energy Materials and Solar Cells. 68, 401-422 (2001).
  14. Rani, R. A., Zoolfakar, A. S., O'Mullane, A. P., Austin, M. W., Kalantar-Zadeh, K. Thin films and nanostructures of niobium pentoxide: fundamental properties, synthesis methods and applications. Journal Materials Chemistry A. 2, 15683-15703 (2014).
  15. Foroughi-Abari, A., Cadien, K. C. Growth, structure and properties of sputtered niobium oxide thin films. Thin Solid Films. 519, 3068-3073 (2011).
  16. Numata, Y., et al. Nb-doped amorphous titanium oxide compact layer for formamidinium-based high efficiency perovskite solar cells by low-temperature fabrication. Journal Materials Chemistry A. 6, 9583-9591 (2018).
  17. Graça, M. P. F., Meireles, A., Nico, C., Valente, M. A. Nb2O5 nanosize powders prepared by sol-gel - Structure, morphology and dielectric properties. Journal of Alloys and Compounds. 553, 177-182 (2013).
  18. Kogo, A., Numata, Y., Ikegami, M., Miyasaka, T. Nb 2 O 5 Blocking Layer for High Open-circuit Voltage Perovskite Solar Cells. Chemistry Letters. 44, 829-830 (2015).
  19. Ueno, S., Fujihara, S. Effect of an Nb2O5 nanolayer coating on ZnO electrodes in dye-sensitized solar cells. Electrochimica Acta. 56, 2906-2913 (2011).
  20. Fernandes, S. L., et al. Exploring the Properties of Niobium Oxide Films for Electron Transport Layers in Perovskite Solar Cells. Frontiers in Chemistry. 7, 1-9 (2019).
  21. Shirani, A., et al. Tribologically enhanced self-healing of niobium oxide surfaces. Surface and Coatings Technology. 364, 273-278 (2014).
  22. Yan, J., et al. Nb2O5/TiO2 heterojunctions: Synthesis strategy and photocatalytic activity. Applied Catalysis B: Environmental. 152 (1), 280-288 (2014).

Tags

כימיה סוגיה 151 הסרט תחמוצת ניאוביום התזה תגובתי סרטים קומפקטיים שכבת הובלה אלקטרון מוליכות תא סולארי פרוביסקיט
ניאוביום אוקסיד סרטים שהופקדו על ידי התזה ראקטיבית: השפעת קצב זרימת החמצן
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Fernandes, S. L., Affonço, L.… More

Fernandes, S. L., Affonço, L. J., Junior, R. A. R., da Silva, J. H. D., Longo, E., Graeff, C. F. d. O. Niobium Oxide Films Deposited by Reactive Sputtering: Effect of Oxygen Flow Rate. J. Vis. Exp. (151), e59929, doi:10.3791/59929 (2019).

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