Niobium oxid filmer deponeras genom reaktiv sputtring: effekten av syre flöde

I den reaktiva sputter tekniken är det möjligt att ha en fin kontroll av de parametrar som gör det möjligt att deponera nioboxid rök med olika stochiometer och preferens. Den största fördelen med denna teknik är nedfallet av homogena ångor med god vidhäftning över stora områden och till låg kostnad och låga hinder för produktionen. Det är viktigt att vara uppmärksam på varje steg och att inte hoppa över några.

Att inse hur man hanterar utrustning och ångornas slutliga utseende bidrar till att uppnå ett bra avsättning. Börja med att skydda substratet yta med en termisk tejp, lämnar 0,5 cm av ena sidan exponeras. Deponera tillräckligt med zinkpulver för att täcka det område som ska etsas på ovansidan av den exponerade fluortunna oxid.

Släpp sedan långsamt koncentrerad saltsyra tills allt zinkpulver förbrukas av reaktionen. Tvätta omedelbart substratet med det joniserade vattnet. Ta bort bandet.

Och sonikera substratet med tvål i 15 minuter, följt av två gånger i vatten, aceton och isopropanol alkohol. Efter fastställande av underlaget genom en metall skuggmask, placera substratet i sputteringskammaren. Efter tätning kammaren, starta mekaniker pump, och slå på turbo molekylär pump.

När vakuumet når fem gånger 10 till de negativa fem torr, öppna vattenkylaren systemet och slå på substrat värmesystem. Ställ in temperaturen till 500 grader Celsius, öka 100 grader Celsius var femte minut tills den når önskat värde. Ställ in argon till 40 SCCM, och syret till tre vanliga kubikcentimeter per minut.

För in argon i kammaren. Och ställa in trycket till fem gånger 10 till de negativa tre torr, och radiofrekvensen till 120 watt. Slå på radiofrekvensen.

Använda impedans matchande rutan för att stämma frekvensen vid behov. Om plasman inte startar, öka trycket långsamt tills det når två gånger 10 till de negativa två torr. Med hjälp av en grindventil som kan öppnas eller stängas för att ändra pumphastigheten för att ställa in trycket.

Håll plasman på 120 watt i 10 minuter för att rengöra Niobium-målet och för att avlägsna eventuellt oxidskikt som finns i dess yta. Efter stabilisering, införa Syre i kammaren, ställ in RF-effekt till 240 watt, och öppna substratet slutare. Starta nedfallet och ställ in depositionstiden, för att uppnå en slutlig tjocklek på 100 nanometer.

Så snart avsättningen är klar, stäng slutaren, stäng av radiofrekvensen, stäng gaserna och minska underlagets temperatur. När underlaget temperaturen når rumstemperatur, införa luft för att återupprätta det omgivande trycket innan du öppnar kammaren, och ta bort substratet. För solcellskonstruktion, skydda båda sidor av substratet med en bit tejp och använd en spinn coater på 4, 000 rotationer per minut i 30 sekunder för att deponera en mesoporös titandioxid lager på nioboxid skiktet.

Placera sedan substratet i ugnen enligt den indikerade värmande sekvensen. När ugnen når rumstemperatur, använd spinnrocken för att deponera två lager av blyididen i titandioxidskiktet vid 6, 000 rotationer per minut i 90 sekunder. Placera substratet på en värmeplatta eller 70 grader Celsius i 10 minuter efter varje nedfall.

Efter värmebehandlingen, släpp 300 milliliter metylmonium iodidlösning på bly iodidlagren och vänta 20 sekunder innan du snurrar på 4, 000 rotationer per minut i 30 sekunder. Vid slutet av snurrandet, placera substratet på en värmeplatta i 10 minuter vid 100 grader Celsius, innan du sätter in Spiro OMetTAD-lösning ovanpå perovskitskiktet i spinnrocken vid 4, 000 rotationer per minut i 30 sekunder. Förvara sedan filmerna i exsiccator i luft över natten för att oxidera Spiro OMetTAD.

Nästa morgon, repa perovskit filmen för att exponera FTO. Använd en skuggmask för att deponera guldkontakt i en förångare maskin med en hastighet av 0,2 ångström per sekund tills tjockleken når fem nanometer, innan du ökar hastigheten till en ångström per sekund för att få 17 nanometer av guld kontakt. Då är cellen klar att testas.

I sputtringssystemet påverkas depositionshastigheten starkt av syreflödet, vilket minskar när syreflödet ökar. Till exempel från tre till fyra SCCM, det finns en uttrycksfull minskning på depositionsgraden. När syret ökas, från fyra till 10 SCCM emellertid depositionen klassar blir mindre uttalad.

Den nioboxidfas som bildas är beroende av syreflödet, och för flöden mindre än tre SCCM niobiumdioxid är den viktigaste fasen bildas. För flöden som är lika med eller högre än 3,5 SCCM är syrevolymen för hög för att generera niobiumdioxid. Istället niobiumpentoxid observeras som huvudfasen.

Elektronmikroskopi bilder visar nano metriska sfäriska partiklar av filmerna deponeras på tre punkt fem, fyra och 10 SCCM. I motsats filmen deponeras på tre SCCM avslöjar ark formade partiklar. De filmer som deponeras genom reaktiv sputtering i olika syreflödeshastigheter visar olika elektriska egenskaper.

Konduktiviteten i filmerna ökar när tre SCCM av syre används. När Syreflödet ökas till tre punkt fem, fyra eller 10 SCCM, observeras en minskning av konduktiviteten. Prestanda perovskit solceller beror också på nioboxid används.

Som en cell gjord med elektrontransport lager deponeras vid tre punkt fem SCCM har den bästa prestanda med den högsta kortslutningsströmmen. Kom ihåg att kontrollera att alla parametrar är korrekt inställda innan depositionen av nioboxidfilmerna påbörjas. Niobiumoxidfilmerna kan också vara orsaken till att man lägger av kemiska lösningar.

Metallen tillåter dock inte avlagring av olika stökiometri. Är utvecklingen av delar som analyserar hur konduktiviteten hos Niobiumoxidrök påverkar perovskitsolcellscellens prestanda. Var försiktig när du använder kemikalierna för perovskitdepositionen och se till att följa alla laboratoriesäkerhetsreglerna.