Name: Fabrikasyon Pulsed Lazer Biriktirme tarafından Transparent letken Oksitler Nano-mühendislik (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-02-27T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 27 s
Description: Öğrenin, nanosaniye lazer darbeleriyle alüminyum katkılı çinko oksit (AZO) ince filmlerini pulsed laser deposition (PLD) yöntemiyle nasıl biriktireceğinizi. Gaz basıncını kontrol ederek kompakt veya hiyerarşik nano-ağaç yapıları oluşturun.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

1. Yüzey Hazırlığı <ol><li> 1 cm bir silisyum dan x 1 cm lik silikon yüzeyler Cut, Silikon SEM karakterizasyonu (düzlem görünümü ve kesit) için iyidir. </li><li> 1 cm x 1 cm cam (soda-kireç, 1 mm kalınlığında) kesin, cam, optik ve elektriksel karakterizasyonu için en iyi yöntemdir. </li><li> Kontaklar cam yüzeylerde gerekirse, Au kişileri bir maske kullanılarak vakumda buharlaştırıldı edilebilir. Mevduat Au, Au mevduat 50 nm yapışma geliştirmek için bir tabaka olarak Cr 10 nm. </li><li> (Örneğin Etilen tetrafloroetilen, ETFE) 1 cm x 1 cm polimer örneği kesin. </li><li> 5-10 dakika isopropanol sonicating tarafından substratları temizleyin ve N 2 akış kullanılarak kuru izopropanol içinde durulayın. </li></ol> 2. Lazer Parametrelerinin Lazer Hizalama ve Seçimi <ol><li> Nd Isınma: YAG lazer ve dördüncü harmonik jeneratör (FHG) kullanarak seçin IV harmonik emisyonu (266 nm dalgaboyu) iki se tarafından oluşturulankaskad cond harmonik üreticilerinin (SHG). </li><li> % 2 wt monte edin. Al 2 O 3:. Hedef manipülatör üzerinde ZnO dairesel bir hedef (2 &quot;çap) hedef dönme ve öteleme başlar ve maksimum dikey aralığını ayarlamak, hedefin merkezinde lazer nokta hizalama lazer nokta dış temas asla emin olun. çelik halka hedef düzeltmek için kullanılır. hedef tüm hedef yüzeyinin üniform ablasyonu için bir roto-öteleme hareketi ile taşınır. </li><li> Tekrarlama oranı (örneğin 10 Hz) ve darbe enerjisi (örneğin 75 mJ) seçin. Bir güç ölçer ile darbe enerjisi ve monitör lazer kararlılığı ayarlayın. </li><li> Seçilen bir konuma odaklama lens taşı ve nokta boyutunu ölçmek için hedef bağlı duyarlı bir kağıt kullanın. Kağıt üzerinde odaklama lens yangın 1-5 lazer atış herhangi bir pozisyon için. Yaklaşık 1 J / cm 2 bir lazer fluence sahip bir mercek konumu seçin. </li></ol> 3. Bir PLD ayarlamaBiriktirme Parametreler d Seçimi <ol><li> Substrat pozisyon Yerleşimi <ol><li> Uyum testleri için bir substrat olarak 2 &quot;çapında yaklaşık dairesel bir kağıdı takın. </li><li> Bir hedef-substrat mesafe d TS = 50 mm substrat tutucu taşıyın. </li><li> Vakum seviyesi 10 -2 Pa ulaşana kadar birincil ve turbomoleküler pompalarla odasının aşağı pompalama başlayın </li><li> Bir gaz türü (oksijen) seçin ve uygun gaz basıncı (4. ve 5. bölümlere bakınız) için hız ve gaz akışı pompalama ayarlayın. Dairesel bir korona boyunca homojen bir tabaka kalınlığı elde etmek için tüy merkezine göre alt tabaka manipülatör eksen dışı bölgesinin xy pozisyonunu ayarlar. </li><li> Işın stoper / güç metre kaldırarak ablasyon başlayın. Hedef yeni ya da uzun bir süre için kullanılan değilse, bu ön-ablasyon hedefi temizlemek için gerekli ise. </li><li> Depozito pape görülebilir zaman ablasyon Durdurr bir görünüm bakarak. </li></ol></li><li> Plazma bulutunun uzunluğu tayini <ol><li> Adımları 3.1.1 izleyin. 3.1.5 etmek, ablasyon sırasında 0.5 ile bir dijital fotoğraf makinesi ile fotoğraf çekmek - 1 sn birikme süresini ortalama farklı plazma bulutları üzerinde. </li><li> Bir referans (bkz. Şekil 3) olarak d TS alarak resimlerden görünür plazma bulutunun uzunluğunu ölçün. </li></ol></li><li> Film kalınlığı kalibrasyonu <ol><li> Hedef (yani 100 mm ve daha fazla) uzak substrat Taşı ve hedeften d TS eşit mesafede Kuvars Mikro-Dengesi (QCM) hareket ettirin. </li><li> Mevduat 1000 lazer çekim (yani 1 &#39;40&#39;&#39;) ve yatırılan kütle değerini ölçmek, sonra uzak QCM taşıyın. </li><li> 1.1 &#39;de olduğu gibi, bir Si alt tabaka monte edin. </li><li> Bir test örneği Depozito (örn. 18,000 lazer çekim, yani 30 &#39;) ve c kesit SEM görüntüleri kullanmakçökelme hızı (nm / pulse) alibrate. </li></ol></li></ol> 4. Nanoengineered AZO Filmleri çökelmesi <ol><li> Yapışkan bant kullanılarak numune tutucu manipülatör bölüm 1 deki gibi hazırlanmış yüzeylere monte edin. </li><li> 3.1.3 - 3.1.2 adımları izleyin. </li><li> Substrat dönüşünü başlatınız. </li><li> Kompakt AZO filmler çökelmesi <ol><li> 20 sccm (basıncı 10 -2 Pa aralığında) az 75-100 W ve Ar gaz akı 100 eV, RF güç iyon silah ve set iyon enerji açın. Ar Temiz yüzeylerde + 5-10 dk iyon silah. Temizleme işleminden yakın gaz giriş sonra ve Argon kaldırmak için odasına aşağı pompalayınız. </li><li> Oksijen gaz takın ve 2 Pa oksijen olması hız ve gaz akı pompalama ayarlayın. </li><li> 18,000 çekim (30 &#39;) için ablasyon ve mevduat başlar. Adım 3.2 &#39;de tayin edildiği gibi tüy uzunluğu aynı olduğu ablasyon kontrolü sırasında. </li><li> durdurmak ablasyon, yakın ggiriş olarak, odasının aşağı pompalayınız. </li></ol></li><li> Hiyerarşik AZO filmler çökelmesi <ol><li> Oksijen gaz takın ve 160 Pa oksijen olması hız ve gaz akışı pompalama ayarlayın. </li><li> 18,000 çekim (30 &#39;) için ablasyon ve mevduat başlar. Adım 3.2 &#39;de tayin edildiği gibi tüy uzunluğu aynı olduğu ablasyon kontrolü sırasında. </li><li> odasının aşağı pompalayınız, ablasyon, yakın gaz girişi durur. </li></ol></li><li> Odasının havasını ve örnekleri kaldırmak </li></ol> 5. Elektrikli ve Optik Karakterizasyonu <ol><li> Dört nokta tekniği (yani Van der Pauw metodu) kullanılarak düzlem-taşınım özellikleri ölçün. Rehber bir şeması için Şekil 4&#39;e bakın. Prob akım tipik değerleri 10 mA ile 1 uA bulunmaktadır. Ölçümler daha iyi bir sabit kalıp kalınlığı (yaklaşık% 5) sağlamak için 0.7 cm x 0.7 cm indirgenmiş örnek alan üzerinde gerçekleştirilir. </li><li> Optika ölçünNumunenin ve çıplak alt tabaka geçirgenliği l. Cam / filmi arabirimi 1 ila yoğunluğunu ayarlayarak substrat katkısı spektrumları düzeltin. Kesin bir düzeltme prosedürü için örnek olay ışın bakan cam yüzey ile monte edildiğinden emin olun. 400-700 nm aralığında ortalama transmitans hesaplayarak görünür ışık şeffaflık belirleyin. Işık dağınık kısmını ölçmek için bir 150 mm çaplı entegre küre kullanın Haze faktör toplam iletilen ışık (yani dağınık ve ileriye bulaşan) tarafından dağınık fraksiyonu bölerek hesaplanabilir, Şekil 5&#39;e bakınız. </li></ol>

<ol><li><a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Pulsed+Laser+Deposition+of+Thin+Films%22">Pulsed Laser Deposition of Thin Films</a>. Chrisey, D. B., Hubler, G. K. , John Wiley & Sons. New York. (1994).</li>
<li>Lowndes, D. H., Geohegan, D. B., Puretzky, A. A., Norton, D. P., Rouleau, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+of+novel+thin-film+materials+by+pulsed+laser+deposition%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Synthesis of novel thin-film materials by pulsed laser deposition.</a> Science. 273, 898(1996).</li>
<li>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. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+and+characterization+of+nanostructured+tungsten+and+tungsten+oxide+films%5BTitle%5D)+AND+%22Catalysis+Today%22%5BJournal%5D)">Synthesis and characterization of nanostructured tungsten and tungsten oxide films.</a> Catalysis Today. 116, 69-73 (2006).</li>
<li>Casari, C. S., Foglio, S., Passoni, M., Siviero, F., Bottani, C. E., Li Bassi, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Energetic+regimes+and+growth+mechanisms+of+pulsed+laser+deposited+Pd+clusters+on+Au%28111%29+investigated+by+in+situ+Scanning+Tunneling+Microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+B%22%5BJournal%5D)">Energetic regimes and growth mechanisms of pulsed laser deposited Pd clusters on Au(111) investigated by in situ Scanning Tunneling Microscopy.</a> Physical Review B. 84 (111), 155441(2011).</li>
<li>Cattaneo, D., Foglio, S., Casari, C. S., Li Bassi, A., Passoni, M., Bottani, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Different+W+cluster+deposition+regimes+in+pulsed+laser+ablation+observed+by+in+situ+Scanning+Tunneling+Microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Surface+Science%22%5BJournal%5D)">Different W cluster deposition regimes in pulsed laser ablation observed by in situ Scanning Tunneling Microscopy.</a> Surface Science. 601, 1892-1897 (2007).</li>
<li>Bailini, A., Di Fonzo, F., Fusi, M., Casari, C. S., Li Bassi, A., Russo, V., Baserga, A., Bottani, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pulsed+laser+deposition+of+tungsten+and+tungsten+oxide+thin+films+with+tailored+structure+at+the+nano-+and+mesoscale%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Surface+Science%22%5BJournal%5D)">Pulsed laser deposition of tungsten and tungsten oxide thin films with tailored structure at the nano- and mesoscale.</a> Applied Surface Science. 253, 8130-8135 (2007).</li>
<li>Fusi, M., Russo, V., Casari, C. S., Li Bassi, A., A,, Bottani, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Titanium+oxide+nanostructured+films+by+reactive+pulsed+laser+deposition%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Surface+Science%22%5BJournal%5D)">Titanium oxide nanostructured films by reactive pulsed laser deposition.</a> Applied Surface Science. 255 (10), 5334-5337 (2009).</li>
<li>Dellasega, D., Facibeni, A., Fonzo, F. D. i, Russo, V., Conti, C., Ducati, C., Casari, C. S., Li Bassi, A., Bottani, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanostructured+High+Valence+Silver+Oxide+Produced+by+Pulsed+laser+Deposition%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Surface+Science%22%5BJournal%5D)">Nanostructured High Valence Silver Oxide Produced by Pulsed laser Deposition.</a> Applied Surface Science. 255 (10), 5248-5251 (2009).</li>
<li>Di Fonzo, F., Tonini, D., Li Bassi, A., Casari, C. S., Beghi, M. G., Bottani, C. E., Gastaldi, D., Vena, P., Contro, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Growth+regimes+in+pulsed+laser+deposition+of+alumina+films%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+A%22%5BJournal%5D)">Growth regimes in pulsed laser deposition of alumina films.</a> Applied Physics A. 93, 765-769 (2008).</li>
<li>Bailini, A., Donati, F., Zamboni, M., Russo, V., Passoni, M., Casari, C. S., Li Bassi, A., Bottani, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pulsed+Laser+Deposition+of+Bi2Te3+Thermoelectric+Films%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Surface+Science%22%5BJournal%5D)">Pulsed Laser Deposition of Bi2Te3 Thermoelectric Films.</a> Applied Surface Science. 254, 1249-1254 (2007).</li>
<li>Baserga, A., Russo, V., Fonzo, F. D. i, Bailini, A., Cattaneo, D., Casari, C. S., Li Bassi, A., Bottani, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanostructured+Tungsten+Oxide+With+Controlled+Properties%3A+Synthesis+And+Raman+Characterization%5BTitle%5D)+AND+%22Thin+Solid+Films%22%5BJournal%5D)">Nanostructured Tungsten Oxide With Controlled Properties: Synthesis And Raman Characterization.</a> Thin Solid Films. 515, 6465-6469 (2007).</li>
<li>Dellasega, D., Facibeni, A., Di Fonzo, F., Bogana, M., Polissi, A., Conti, C., Ducati, C., Casari, C. S., Li Bassi, A., Bottani, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanostructured+Ag4O4+films+with+enhanced+antibacterial+activity%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Nanostructured Ag4O4 films with enhanced antibacterial activity.</a> Nanotechnology. 19, 475602(2008).</li>
<li>Fonzo, F. D. i, Casari, C. S., Russo, V., Brunella, M. F., Li Bassi, A., Bottani, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hierarchically+organized+nanostructured+TiO2+for+photocatalysis+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Hierarchically organized nanostructured TiO2 for photocatalysis applications.</a> Nanotechnology. 20, 015604(2009).</li>
<li>Torta, F., Fusi, M., Casari, C. S., Bottani, C. E., Bachi, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Titanium+Dioxide+Coated+MALDI+plate+for+on+target+Analysis+of+Phosphopeptides%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Proteome+Research%22%5BJournal%5D)">Titanium Dioxide Coated MALDI plate for on target Analysis of Phosphopeptides.</a> Journal of Proteome Research. 8, 1932-1942 (2009).</li>
<li>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).</li>
<li>Li Bassi, A., Bailini, A., Donati, F., Russo, V., Passoni, M., Mantegazza, A., Casari, C. S., Bottani, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thermoelectric+properties+of+Bi-Te+Films+with+controlled+structure+and+morphology%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Applied+Physics%22%5BJournal%5D)">Thermoelectric properties of Bi-Te Films with controlled structure and morphology.</a> Journal of Applied Physics. 105, 124307(2009).</li>
<li>Sauvage, F., Di Fonzo, F., Li Bassi, A., Casari, C. S., Russo, V., Divitini, G., Ducati, C., Bottani, C. E., Comte, P., Graetzel, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bio-inspired+hierarchical+TiO2+photo-anode+for+dye-sensitized+solar+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">Bio-inspired hierarchical TiO2 photo-anode for dye-sensitized solar cells.</a> Nano Letters. 10, 2562-2567 (2010).</li>
<li>Grankvist, C. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transparent+conductors+as+solar+energy+materials%3A+A+panoramic+review%5BTitle%5D)+AND+%22Solar+Energy+Materials+%26+Solar+Cells%22%5BJournal%5D)">Transparent conductors as solar energy materials: A panoramic review.</a> Solar Energy Materials & Solar Cells. 91, 1529(2007).</li>
<li>Minami, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transparent+conducting+oxide+semiconductors+for+transparent+electrodes%5BTitle%5D)+AND+%22Semicond.+Sci.+Technol%22%5BJournal%5D)">Transparent conducting oxide semiconductors for transparent electrodes.</a> Semicond. Sci. Technol. 20, S35(2005).</li>
<li>Fortunato, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transparent+Conducting+Oxides+for+Photovoltaics%5BTitle%5D)+AND+%22MRS+Bulletin%22%5BJournal%5D)">Transparent Conducting Oxides for Photovoltaics.</a> MRS Bulletin. 32, 242(2007).</li>
<li>Exarhos, G. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Discovery-based+design+of+transparent+conducting+oxide+films%5BTitle%5D)+AND+%22Thin+Solid+Films%22%5BJournal%5D)">Discovery-based design of transparent conducting oxide films.</a> Thin Solid Films. 515, 7025(2007).</li>
<li>Gondoni, P., Ghidelli, M., Fonzo, F. D. i, Russo, V., Bruno, P., Mart-Rujas, J., Bottani, C. E., Li Bassi, A., Casari, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Structural+and+functional+properties+of+Al%3AZnO+thin+films+grown+by+Pulsed+Laser+Deposition+at+room+temperature%5BTitle%5D)+AND+%22Thin+Solid+Films%22%5BJournal%5D)">Structural and functional properties of Al:ZnO thin films grown by Pulsed Laser Deposition at room temperature.</a> Thin Solid Films. 520, 4707-4711 (2012).</li>
<li>Gondoni, P., Ghidelli, M., Fonzo, F. D. i, Carminati, M., Russo, V., Li Bassi, A., Casari, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Structure-dependent+optical+and+electrical+transport+properties+of+nanostructured+Al-doped+ZnO%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Structure-dependent optical and electrical transport properties of nanostructured Al-doped ZnO.</a> Nanotechnology. 23, 365706(2012).</li>
<li>Casari, C. S., Li Bassi, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pulsed+Laser+Deposition+of+Nanostructured+Oxides%3A+from+Clusters+to+Functional+Films%5BTitle%5D)+AND+%22Advances+in+Laser+and+Optics+Research%22%5BJournal%5D)">Pulsed Laser Deposition of Nanostructured Oxides: from Clusters to Functional Films.</a> Advances in Laser and Optics Research. Arkin, W. T. 7, Nova Science Publishers Inc. 65-100 (2012).</li>
<li>Amoruso, S., Sambri, A., Vitiello, M., Wang, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plume+expansion+dynamics+during+laser+ablation+of+manganates+in+oxygen+atmosphere%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Surface+Science%22%5BJournal%5D)">Plume expansion dynamics during laser ablation of manganates in oxygen atmosphere.</a> Applied Surface Science. 252, 4712-4716 (2006).</li>
<li>Uccello, A., Dellasega, D., Perissinotto, S., Lecis, N., Passoni, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanostructured+Rhodium+Films+for+Advanced+Mirrors+Produced+by+Pulsed+Laser+Deposition%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Nuclear+Materials%22%5BJournal%5D)">Nanostructured Rhodium Films for Advanced Mirrors Produced by Pulsed Laser Deposition.</a> Journal of Nuclear Materials. , Accepted (2013).</li>
<li>Gondoni, P., Ghidelli, M., Fonzo, F. D. i, Russo, V., Bruno, P., Martí-Rujas, J., Bottani, C. E., Li Bassi, A., Casari, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Highly+Performing+Al%3AZnO+Thin+Films+grown+by+Pulsed+Laser+Deposition+at+Room+Temperature%5BTitle%5D)+AND+%22Nanoscience+and+Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Highly Performing Al:ZnO Thin Films grown by Pulsed Laser Deposition at Room Temperature.</a> Nanoscience and Nanotechnology. , Accepted (2013).</li>
</ol>

Çıkar çatışması ilan etti.

Plazma tüy şekli, özellikle bir gaz varlığında, yakından ablasyon süreci ile ilgili olup, görsel muayene ile plazma tüy izlenmesi tortu kontrol etmek önemlidir. Bir oksit hedef ablasyonu bir metal oksit yatırma zaman, oksijen ablasyon esnasında oksijen kayıpları desteklemek için gereklidir. Düşük oksijen arka gaz basıncı ise, biriken malzemenin oksijen boş olabilir. Bu etki, gaz basıncının artırılması ile azaltılır. Morfolojisi gaz karışımları (: O 2 veya O: yani Ar O 2) stokiyometri ayırm...

Pulsed Laser Deposition (PLD) bir film (bkz. Şekil 1) 1 büyümek için bir alt-tabaka üzerinde biriken edilebilir kesilen tür bir plazma oluşumu ile sonuçlanan bir katı hedef lazer ile kesip alma kullanmaktadır. Bir arka plan atmosfer (inert ya da reaktif) ile etkileşim gaz fazı (bkz. Şekil 2) 2,3 küme içinde homojen çekirdekleşme indüklemek için kullanılır. PLD tarafından malzeme sentezi için stratejimiz dikkatle PLD sürecinde oluşturulan plazma dinamikleri kontrol ederek aşağıdan yukarıya yaklaşım malzeme özelliklerini ayarlama dayanmaktadır. Küme boyutu, kinetik enerji ve kompozisyon 4,5 morfolojik ve yapısal değişiklikler film büyüme ve sonucu etkiler birikimi parametrelerinin uygun bir ayar tarafından değiştirilebilir. Istismar ederek yöntemi biz (örn. WO 3, Ag 4 O 4, Al 2 O 3 oksitlerin bir dizi için, gösterdi burada açıklanannd TiO 2), nano 6-11 az malzeme yapısını değiştirerek morfolojisi ayarlamak için yeteneği, yoğunluk, porozite, yapısal düzeni, stokiyometri ve faz derecesi. Bu, belirli uygulamalar için 12-16 malzeme oluşturulmasını sağlar. Fotovoltaik uygulamalar için referans ile, hiyerarşik boya duyarlı güneş hücreleri photoanodes olarak istihdam ettiği 13 ilginç sonuçlar gösteren bir &#39;ağaç ormanı&#39; benzer bir nano-ve mesostructure (DSSC toplanmasını nanopartiküller (&lt;10 nm) tarafından düzenlenen nanoyapılı TiO 2 sentezlenmiş ) 17. Bu daha önceki sonuçlara dayanarak biz bir saydam iletken oksit gibi Al-katkılı ZnO (AZO) filmlerin depolanması için protokol açıklar. Şeffaf iletken oksitler (TCOS) özdirenç &lt;10 -3 ohm-cm ve% 80&#39;den fazla optik transmitral gösteren yüksek bandaralıklı (&gt; 3 eV) ağır doping tarafından iletkenler dönüştürülmüş malzemeler vardırgörünür aralığında ttance. Bunlar dokunmatik ekranlar ve güneş hücreleri 18-21 gibi birçok uygulama için önemli bir unsur olan ve genellikle böyle sıçratma, darbeli lazer çöktürme, kimyasal buhar biriktirme, sprey piroliz ve çözüm odaklı kimyasal yöntemlerle gibi farklı teknikler ile yetiştirilmektedir. TCOS arasında, indiyum-kalay oksit (ITO) yaygın olan düşük direnç için çalışılmıştır, ancak yüksek maliyet ve indiyum düşük kullanılabilirlik dezavantajı muzdarip. Araştırma şimdi böyle F-katkılı SnO 2 (FTO), Al-katkılı ZnO (AZO) ve F-katkılı ZnO (FZO) olarak indiyum-free sistemler yolunda ilerliyor. Olay ışığın akıllı yönetimi (ışık yakalayıcı) sağlayabilen Elektrotlar fotovoltaik uygulamalar için özellikle ilginçtir. Işığın dalga boyu (örn. 300-1,000 nm), iyi bir kontrol ile karşılaştırılabilir bir ölçekte modüle yapıları ve morfolojileri ile saçtı imkanı yararlanabilmesi içinfilmin morfolojisi ve küme montaj mimarileri üzerinde gereklidir. Özellikle biz morfolojisi ve AZO filmler yapısı ayarlamak nasıl açıklar. Kompakt AZO düşük basınçlı (2 Pa oksijen) &#39;de ve oda sıcaklığında depolanmıştır, düşük özdirenç (4,5 x 10 -4 ohm cm) ve AZO yüksek sıcaklıklarda tevdi ile rekabet görünür ışık şeffaflık (&gt;% 90) ile karakterize iken AZO hiyerarşik yapı Bu yapılar 80 ve% 22,23 daha fazla pus faktör ile güçlü bir ışık saçılması yeteneği yukarı göstermek 100 Pa yukarıda O 2 basınçta ablasyonu ile elde edilir.

<table border="1"><tbody><tr><td> Reaktif / Malzeme Adı </td><td> Şirket </td><td> Katalog Numarası </td></tr><tr><td> Pulsed Lazer </td><td> Continuum-Quantronix </td><td> PowerLite 8010 </td></tr><tr><td> Güç ölçer </td><td> Tutarlı </td><td> FieldMaxII-TO </td></tr><tr><td> İyon Gun </td><td> Mantis Dep </td><td> RFMax60 </td></tr><tr><td> Kütle akış kontrolörü </td><td> Mks </td><td> 2179 ° </td></tr><tr><td> Kuvars Kristal Microbalance </td><td> Infcon </td><td> XTC / 2 </td></tr><tr><td> Arkaplan gaz </td><td> Rivoira-Praxair </td><td> 5.0 oksijen </td></tr><tr><td> Hedef </td><td> Kurt Leşker </td><td> (Istek üzerine yapılır) </td></tr><tr><td> İzopropanol </td><td> Sigma Aldrich </td><td> 190764-2L </td></tr><tr><td> Kaynak ölçer </td><td> Keithley </td><td> K2400 </td></tr><tr><td> Mıknatıs Seti </td><td> Ecopia </td><td> 0.55T-Kit </td></tr><tr><td> Spektrofotometre </td><td> Perkin Elmer </td><td> Lambda 1050 </td></tr></tbody></table>

fabrikasyon pulsed lazer biriktirme tarafından transparent letken oksitler nano-mühendislik

Fabrication of Nano-engineered Transparent Conducting Oxides by Pulsed Laser Deposition

Bir arka plan gaz varlığında Nanosaniye Pulsed Lazer Biriktirme (PLD) sağlar plazma bulutunun genişleme dinamiklerinin uygun kontrolü ile ayarlanabilir morfolojisi, yapısı, yoğunluğu ve stokiyometri ile metal oksitlerin birikimi. Böyle yönlülük nano boyutlu kümeler hiyerarşik bir derleme ile karakterize kompakt ve yoğun Nanogeçirgen gelen nanoyapılı filmler üretmek için kullanılabilir. Özellikle biz fotovoltaik aygıtlar saydam elektrot olarak Al katkılı ZnO (AZO) filmleri iki tür üretmek için detaylı bir metodoloji tarif: Düşük O 2 basınçta) 1, sanat durumuna elektriksel iletkenlik ve optik şeffaflık yakın kompakt filmler eşya vardır nano ağaçların ormanına benzeyen 2) yüksek ışık saçılma hiyerarşik yapılar; saydam iletken oksit (TCO) gibi organik fotovoltaik (OPVs) kullanılan polimerler olarak termal duyarlı malzemeler ile uyumlu olacak şekilde, oda sıcaklığında tevdi edilebiliryüksek basınçlarda uced. Bu tür yapılar, yüksek Haze faktörü göster (&gt;% 80) ve ışık yakalayıcı yeteneği geliştirmek için yararlanılabilir. AZO filmler için burada açıklanan yöntem, bu tür TiO 2, Al 2 O 3, WO 3 ve 4 Ag O 4 gibi teknoloji uygulamaları için uygun diğer metal oksitler ile uygulanabilir.

Oksijen atmosferde PLD tarafından AZO birikimi düşük arka plan gaz basıncı (yani 2 Pa) ve yüksek basınç (yani 160 Pa) de hiyerarşik olarak monte kümeler oluşturduğu mezogözenekli orman benzeri yapılar kompakt şeffaf yürütülmesi filmler üretir. Malzeme olan boyutu 2 Pa 22, maksimum (30 nm) nanokristal etki oluşturmaktadır. Kesilen tür ve arka plan gaz arasındaki çarpışmalar nedeniyle, plazma tüy şekli ve uzunluğuna boşluk içinde oksijen basıncı ile önemli ölçüde d...

Biz bir arka plan gaz varlığında nanosaniye Pulsed Lazer Biriktirme (PLD) tarafından nanoyapılı oksit ince filmlerin yatırmak için deneysel yöntem açıklanmaktadır. Al katkılı ZnO (AZO) filmleri bu yöntemi kullanarak, kompakt hiyerarşik nano ağacı ormanları olarak yapılandırılmıştır için tevdi edilebilir.

Fabrikasyon Pulsed Lazer Biriktirme tarafından Transparent letken Oksitler Nano-mühendislik

Nanosecond Pulsed  Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas allows the deposition  of metal oxides with tunable morphology, structure, ...

Aşağıdaki deneyin amacı, fotovoltaik uygulamalar için darbeli lazer biriktirme yöntemiyle büyütülen alüminyum katkılı çinko oksidin morfolojisini ve yapısını optimize etmektir. Bu, bir çinko oksit-alüminyum oksit hedefinin nanosaniye lazer darbeleriyle ablasyonuna uğratılarak, ikinci bir adım olarak hedeften atılan atomik türlerden oluşan bir pluma sahip olunmasıyla gerçekleştirilir. Biriktirme sürecini optimize etmek için ablasyon sırasındaki arka plan gaz basıncı kontrol edilir.Ardından, gaz basıncına bağlı olarak kompakt ve Lumina veya nano gözenekli hiyerarşik alüminyum katkılı çinko oksit filmler büyütülür; elde edilen sonuçlar, kompakt yapılar için yüksek şeffaflık sergilerken hiyerarşik yapılar için belirgin bir saçılma olduğunu göstermektedir. Bu tekniğin temel avantajı, kompakt filmlerden nano gözenekli orman benzeri sistemlere kadar farklı yapı morfolojilerinin gerçekleştirilmesindeki çok yönlülüğüdür. Ayrıca bu prosedür, çeşitli metallere ve oksitlere de uygulanabilir.Bu yöntem, güçlü ışık saçma kapasitesine sahip şeffaf elektrotlar gibi fotovoltaik tanklarda potansiyel ilgi uyandırabilecek yeni malzemelerin üretilmesine yardımcı olabilir. Biriktirme adımlarının vakum teknolojisi ve lazer teknolojisi ile ilgili farklı dokular nedeniyle öğrenilmesinin zor olması, bu yöntemin görsel olarak gösterilmesini kritik hale getirmektedir. Biriktirme işleminin gerçekleştirileceği altlıkların hazırlanmasıyla başlayın.Bir silikon gofretten, bir milimetre kalınlığında soda kireç camdan ve bir polimer numuneden birer santimetreye bir santimetre boyutlarında birkaç kare kesin. Alt tabakaları beş ila 10 dakika boyunca izopropanol içinde sonikasyon yaparak temizleyin.İlk adım olarak izopropanol ile durulayın ve nitrojen akışı kullanarak kurutun. Neodimyum YAG lazeri ısıtın. 266 nanometre dalga boyunda ışık üretmek için ardışık iki ikinci harmonik jeneratörden oluşan bir dördüncü harmonik jeneratörü kullanın.Ardından, ağırlıkça %2 alüminyum oksit içeren çinko oksitten oluşan iki inç çapındaki dairesel hedefi, kaplama cihazının hedef manipülatörüne monte edin. Lazeri, 40 derece ile 45 derece arasındaki bir geliş açısıyla hedefin merkezine yöneltin. Hedefin döndürme ve öteleme hareketlerini başlatın.Bu işlem, her zaman tekdüze bir ablasyon sağlamak için yapılır. Hareketin dikey aralığını, lazer noktasının hedefi tutmak için kullanılan dış çelik halkaya temas etmeyecek şekilde ayarlayın. Şimdi lazer tekrarlama hızını ve darbe enerjisini seçin.Bu gösterimde, sırasıyla 10 hertz ve 75 millijoules bulunmaktadır. Işını engelleyin ve bir güç ölçer ile lazer stabilitesini izleyin. Bir sonraki adım için, hedef üzerine bir parça ışığa duyarlı kağıt tutturun.Spot boyutunu ölçmek için, odaklama lensini hedeften, santimetrekare başına yaklaşık bir joule lazer akısı sağlayan bir mesafeye taşıyın. Bunu, kağıt üzerine bir ila beş lazer atışı yaparak test edin. Her aday lens konumunda kağıdı çıkarın.İşlem tamamlandığında, önce hizalama testleri için altlık tutucuya iki inç çapında dairesel bir kağıt tabaka yerleştirin. Altlık tutucuyu, hedef ile altlık arasındaki mesafe 50 milimetre olacak şekilde hareket ettirin. Vakum seviyesi bir yüz Pascal'a ulaşana kadar hazneyi boşaltmaya başlayın.Vakum seviyesi belirlendikten sonra, bir gaz tipi seçin ve uygun gaz basıncını elde etmek için pompalama hızını ve gaz akışını ayarlayın. Bu deneyde 160 pascals değerinde oksijen kullanılmıştır.Eksenin substrat tutucusunun XY konumunu plazma merkezine göre ayarlayın. Bu, numune tutucusu döndürüldüğünde dairesel bir korona boyunca üniform bir film kalınlığı sağlanmasını sağlar. Ardından, güç ölçeri çıkarıp hedef hareketini başlatarak ablasyon işlemine başlayın.Bu ön ablasyon, plazma püskürtme uzunluğunun daha sonra belirlenebilmesi için hedefin temizlenmesi amacıyla gerekli olabilir. Bir vizörden bakıldığında kağıt üzerinde bir birikinti görüldüğünde, yarım ile bir saniye arasında bir biriktirme süresiyle plazmanın fotoğraflarını çekmeye başlayın. Film kalınlığını kalibre etmek için ablasyonu ışın durdurucu ile sonlandırın.Boş altlık tutucuyu hedeften en az 100 milimetre uzağa, yolun dışına taşıyın. Ardından, bir kuvars mikro teraziyle deneyin hedef-altlık konumunu hedeften 50 milimetre mesafeye getirin. Ablasyonu başlatın ve hedefe 1000 lazer atışı uygulayın.Bu deney yaklaşık 100 saniye sürecektir. Yüzeye biriken kütleyi belirlemek için kuvars mikroterazi çıktısını kullanın. Ardından, sistem tekrar atmosferik basınca döndüğünde kuvars mikroteraziyi uzaklaştırın.Silikon substratı numune tutucuya yerleştirin, sistemi daha önce yapıldığı gibi vakumlayın ve istenen gaz türünü istenen basınçta sisteme verin. Bu aşamada, yaklaşık 18.000 lazer atımıyla bir kaplama test numunesi oluşturun. İşlem tamamlandığında, numuneyi geri almak için sistemi atmosfere açın.Kompakt A ZO filmleri biriktirmek için biriktirme hızını kalibre etmek amacıyla kesit taramalı elektron mikroskobu görüntülerini kullanın ve hazırlanan substratlardan birini yerleştirin. Substrat düzgün bir şekilde hizalandığında, substrat tutucuyu 50 milimetre hedef-substrat mesafesine getirin. Sistemi tekrar 100. pascal değerine kadar vakumlayın.Bu basınca ulaşıldığında, iyon tabancası üzerindeki altlık döndürme anahtarını çalıştırın, iyon enerjisini 100 electron volt ve radyo frekans gücünü 75 ila 100 watt olarak ayarlayın. Argon gazını 70 cubic centimeters per minute akış hızında başlatın. Altlığı argon tabancasıyla beş ila 10 dakika boyunca temizleyin.Temizleme işleminin ardından gaz girişini kapatın ve argonu uzaklaştırmak için hazneyi vakumlayın. Basınç 100 pascal seviyesine düştüğünde oksijen gazı verin. Oksijen basıncını iki pascal seviyesinde tutmak için pompalama hızını ve akıyı ayarlayın.Ablasyonu başlatın ve ablasyon sırasında lazerle 18.000 atış gerçekleştirin. Pluma uzunluğunun, aynı basınçta daha önce tespit edilenle aynı olduğunu kontrol edin. Son olarak ablasyonu durdurun ve gaz girişini kapatın.Havanın tahliyesini sağlayarak hazneyi vakumlayın ve ardından numuneleri çıkarmak için hazneyi havalandırın. Hiyerarşik yapılı filmler için izlenen prosedür oldukça benzerdir. Bir altlığı daha önce olduğu gibi monte edin ve konumlandırın.Sistemi 100 pascal'ın yüzde biri seviyesine kadar vakumlayın ve hedef ile substrat hareketlerini başlatın. Bu aşamada, oksijen gazı verin; vakum hızını ve gaz akışını ayarlayın. 160 pascal basınç elde etmek için ablasyonu başlatın ve 18.000 lazer atışı uygulayın.Ablasyon sonunda pluma uzunluğunun tutarlı olduğunu doğrulayın, gaz girişini kapatın ve hazneyi vakumlayın. Numuneyi çıkarmak için hazneyi tekrar havalandırın. Oksijen atmosferinde alüminyum çinko oksidin darbeli lazer biriktirmesi, 10 Pascal altındaki basınçlarda oksijen basıncından etkilenir.10 pascals'ın üzerinde iki pascals'lık bir oksijen basıncı için, solda görüldüğü gibi kompakt şeffaf bir film üretilir. Biriktirme işlemi, 160 pascals'lık bir oksijen basıncı için sağda gösterilen mezogözenekli, orman benzeri bir yapı oluşturur. Alüminyum sink oksit filmlerinin ışık geçirgenliği ve elektriksel özellikleri, biriktirme ortamının oksijen arka plan basıncı ile değişiklik gösterir.Üstteki grafikte, optik geçirgenliğin artan arka plan basıncıyla birlikte arttığı ve sonunda %90'a ulaştığı görülmektedir. Bu grafik ayrıca 400 ila 700 nanometre arasındaki pus faktörünü de göstermektedir. Saçılan fotonların iletilen fotonlara oranı da oksijen arka plan basıncıyla birlikte artmaktadır. Elektriksel özdirenç de, grafikte görüldüğü üzere temel olarak üretilen filmlerin farklı bağlantısallığı nedeniyle arka plan basıncına göre değişiklik göstermektedir.10 Pascal basıncın altında oluşturulan kompakt düzenli filmler düşük bir özdirenç gösterir. Düzensiz orman benzeri filmlerin özdirenci, arka plan basıncıyla birlikte artarak 100 pascalde 10⁶ ohm santimetreye ulaşır. Yöntem optimize edildiğinde, filmlerin birikimi kalınlığa bağlı olarak yaklaşık bir saat ile bir saat on dakika arasında gerçekleştirilebilir.Bu prosedürü uygularken, film büyümesi sırasındaki tüm biriktirme parametrelerini kontrol etmek ve özellikle görünür plazma kuyruğu uzunluğuna dikkat etmek önemlidir. Bu videoyu izledikten sonra, lazerle biriktirme sonrası ZO filmlerinin morfolojisinin nasıl ayarlanacağını, özellikle kompakt ve nanoporous filmlerin biriktirilmesi için uygun biriktirme parametresi ayarlarını iyi bir şekilde kavramış olmalısınız. Yüksek enerjili lazerlerle çalışmanın son derece riskli olabileceğini ve bu prosedürü gerçekleştirirken koruyucu gözlük gibi önlemlerin her zaman alınması gerektiğini unutmayın.

fabrication-nano-engineered-transparent-conducting-oxides-pulsed

Research

JoVE Journal

Engineering

Mühendislik

Femtosecond lazer doğrudan yazma sık polimerler ve gözlük üç boyutlu (3D) desenleri oluşturmak için kullanılır. Ancak, 3D modelleme metal bir sorun olmaya devam etmektedir. Biz 800 nm'de merkezlenmiş bir femtosaniye lazer kullanılarak polimer bir matris içine gömülü gümüş nanoyapıların imalatı için bir yöntem açıklanmaktadır.

3D Disconnected Gümüş Nanoyapılar Fabrikasyona için Bir Yöntem

Biz darbeli lazer birikimi (PLD), fotolitografi ve mikrometre ölçekli karmaşık oksitler cihazlar oluşturmak için tel bağlama tekniklerinin kullanılmasını açıklar. FLD epitaksiyel ince film büyümesi için kullanılmaktadır. Fotolitografi ve tel bağlama teknikleri ölçüm amaçlı pratik cihazlar oluşturmak için tanıtılmaktadır.

Mekansal Kapalı Karmaşık Oksitler Fabrikasyon

Oksit nanoyapılar bilim ve teknoloji için yeni fırsatlar sunuyor.  LaAlO3 ve SrTiO3 arasındaki arayüzey iletkenliği, iletken bir atomik kuvvet mikroskobu tekniği kullanılarak atomik hassasiyete yakın bir hassasiyetle kontrol edilebilir.  LaAlO3 / SrTiO3 arayüzlerinde iletken nanoyapıların oluşturulması ve ölçülmesi için protokol gösterilmiştir.

Yazma ve Oksit Nanoyapıların Düşük Sıcaklık Karakterizasyonu

Çeşitli işlemler karmaşık oksit ince filmlerin epitaksiyal büyümesi için atomik tanımlı şablonlar hazırlamak özetlenmiştir. Tek kristal SrTiO 3 (001) ve DyScO 3 kimyasal işlemler (110), alt-tabakalar atomik olarak pürüzsüz, tek sonlu yüzeyler elde etmek için yapıldı. Ca 2 Nb 3 O 10 - nanosheets keyfi yüzeylerde atomik tanımlı şablonlar oluşturmak için kullanıldı.

Karmaşık Oksit İnce Filmlerin Epitaksiyel Büyüme için atomik Tanımlı Şablonlar

Bu protokol, iletken olmayan yüzeyler üzerinde ince film elektronik üretmek için tabaka inorganik nano-kristalin tabakasının sentezi ve çözelti depozisyonunu tarif etmektedir. Solvent stabilize mürekkepler sonrası birikimi ligand değişimi ve sinterleme aşağıdaki spin ve sprey kaplama yoluyla cam yüzeylerde tam fotovoltaik cihazlarını üretebilir.

Tam Çözüm İşlenmiş İnorganik nanokristal Fotovoltaik Cihazlarının İmalatı

Tek sıra halinde çinko oksit yapıları çubuklar şeklinde önceden yatırılan katalizör-tohum parçacıklar kullanmadan aerosol destekli kimyasal Buhar biriktirme sentezlenmiş. Bu yöntem ölçeklenebilir ve silikon, kuvars veya polimerler dayanarak çeşitli yüzeyler ile uyumlu değildir.

Aerosol destekli kimyasal Buhar biriktirme Metal Oksit yapıları: çinko oksit çubuklar

Biz ultra-ince renk filmleri optik kaplamalar için geliştirilmiş özellikleri ile imalatı için detaylı bir yöntem mevcut. Eğik açısı ifade tekniği, bir elektron ışını Evaporatör geliştirilmiş renk ayar ve saflık sağlar. Ge ve Au fabrikasyon Filmler Si yüzeyler üzerinde yansıma ölçümleri ve renk bilgi dönüşüm tarafından analiz edildi.

Eğik açısı ifade kullanarak medya yüksek emici ile Ultra ince renk filmleri imalatı

Biz bir lazer biriktirme ve in situ magnetron SAÇTIRMA kullanarak metal/LaAlO3/SrTiO3 heterostructures imal. Magnetotransport ve in situ x-ışını photoelectron spektroskopisi deneyler, bu sistemde oluşan yarı iki boyutlu elektron gaz Elektrostatik ve kimyasal olayların arasındaki etkileşimi araştırıyoruz.

Büyüme ve Elektrostatik/kimyasal özellikleri Metal/LaAlO3/SrTiO3 Heterostructures

Yüksek kaliteli toplu ve ince film (Mg0.25(1-x)CoxNi0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x)) sentezi O ve (Mg0.25(1-x)Co0.25(1-x)Ni0.25(1-x)CuxZn0.25(1-x )) O entropi stabilize oksitler sunulur.

Toplu ve bileşimsel varyant entropi stabilize oksit ince Film sentezi

Oksit malzemeler, oksijen içeriğini ayarlayarak kontrol edilebilen birçok egzotik özellik gösterir. Burada, darbeli lazer biriktirme parametrelerini değiştirerek ve tavlama sonrası gerçekleştirerek oksitlerdeki oksijen içeriğinin ayarlanmasını gösteriyoruz. Örnek olarak, SrTiO3 tabanlı heteroyapıların elektronik özellikleri, büyüme modifikasyonları ve tavlama ile ayarlanır.

Büyüme ve tavlama sırasında oksijen boşluk kontrolü ile oksit özelliklerinin ayarlanması

Burada, perovskit güneş hücrelerinde elektron taşıma tabakası olarak kullanılmak üzere farklı oksijen akış hızları ile reaktif püskürtme ile niobyum oksit filmleri birikimi için bir protokol sunuyoruz.

Reaktif Püskürtme Ile Yatırılan Niyöyum Oksit Filmler: Oksijen Akış Hızının Etkisi

Öğrenin, nanosaniye lazer darbeleriyle alüminyum katkılı çinko oksit (AZO) ince filmlerini pulsed laser deposition (PLD) yöntemiyle nasıl biriktireceğinizi. Gaz basıncını kontrol ederek kompakt veya hiyerarşik nano-ağaç yapıları oluşturun.

Fabrikasyon Pulsed Lazer Biriktirme tarafından Transparent letken Oksitler Nano-mühendislik

Daha fazla video keşfet