Películas de óxido de niobio depositadas por sputtering reactivo: efecto de la tasa de flujo de oxígeno

Resumen

Aquí, presentamos un protocolo para la deposición de películas de óxido de niobio mediante sputtering reactivo con diferentes caudales de oxígeno para su uso como capa de transporte de electrones en células solares de perovskita.

Resumen

El sputtering reactivo es una técnica versátil utilizada para formar películas compactas con una excelente homogeneidad. Además, permite un fácil control sobre los parámetros de deposición, como el caudal de gas, que da como resultado cambios en la composición y, por lo tanto, en las propiedades requeridas de la película. En este informe, la esputo reactiva se utiliza para depositar películas de óxido de niobio. Un objetivo de niobio se utiliza como fuente de metal y diferentes tasas de flujo de oxígeno para depositar películas de óxido de niobio. El caudal de oxígeno se ha cambiado de 3 a 10 sccm. Las películas depositadas bajo bajos caudales de oxígeno muestran una mayor conductividad eléctrica y proporcionan mejores células solares de perovskita cuando se utilizan como capa de transporte de electrones.

Introducción

La técnica de sputtering se utiliza ampliamente para depositar películas de alta calidad. Su principal aplicación es en la industria de semiconductores, aunque también se utiliza en revestimiento de superficie para la mejora en propiedades mecánicas, y capas reflectantes^1. La principal ventaja del sputtering es la posibilidad de depositar diferentes materiales sobre diferentes sustratos; la buena reproducibilidad y el control sobre los parámetros de deposición. La técnica de sputtering permite la deposición de películas homogéneas, con buena adherencia en grandes áreas y a bajo costo en comparación con otros métodos de deposición como la deposi....

Protocolo

1. Grabado y limpieza del sustrato

1. Utilizando un sistema de corte de vidrio, forme sustratos de 2,5 x 2,5 cm de óxido delgado de flúor (FTO).
2. Proteger parte de la superficie del sustrato con una cinta térmica que deja 0,5 cm de un lado expuesto.
3. Depositar una pequeña cantidad de polvo de zinc (suficiente para cubrir el área a grabar) en la parte superior de la FTO expuesta y dejar caer el ácido clorhídrico concentrado (HCl) en el polvo de zinc lentamente hasta que la reacción consuma todo el polvo de zinc. Inmediatamente después, enjuague el sustrato con agua desionizada (DI).
   ADVERTENCIA: El gas de hidrógeno en abundancia se genera a ....

Resultados

En el sistema de sputtering, la tasa de deposición está fuertemente influenciada por el caudal de oxígeno. La tasa de deposición disminuye cuando se aumenta el flujo de oxígeno. Teniendo en cuenta las condiciones actuales del área objetivo utilizada y la potencia plasmática, se observa que de 3 a 4 sccm hay una disminución expresiva en la tasa de deposición, sin embargo, cuando el oxígeno se incrementa de 4 a 10 sccm se vuelve menos pronunciado. En el régimen de 3 sccm la tasa de deposición es de 1,1 nm/s, disminuyendo a.......

Discusión

Las películas de óxido de niobio preparadas en este trabajo se utilizaron como capa de transporte de electrones en células solares de perovskita. La característica más importante requerida para una capa de transporte de electrones es evitar la recombinación, el bloqueo de agujeros y la transferencia eficiente de electrones.

En este sentido, el uso de la técnica de sputtering reactivo es ventajoso ya que produce películas densas y compactas. También, como ya se ha mencionado, en comparación con.......

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
Disolvente de 2-propanol	Merck	67-63-0	con un máximo de 0,005% de H2O
4-terc-butilpiridina	Sigma Aldrich	3978-81-2	químico con
acetonitrilo	Sigma Aldrich	75-05-8	disolvente anhidro,
sal de litio bis(trifluorometano)sulfonimida con	Sigma Aldrich	90076-65-6	químico con ≥ Clorobenceno con una pureza del 99,95%
	Sigma Aldrich	108-90-7	una pureza del 99,8%
	Disolvente Sigma Aldrich	200-578-6
Sustrato de vidrio de óxido de estaño dopado con flúor (SnO2:F)	Sustrato Solaronix	TCO22-7/LI	para depositar películas
Cinta Kaptom	Usinainfo	04227	cinta térmica utilizada para cubrir los sustratos
Kurt J Lesker Sistema de pulverización catódica de magnetrón	Kurt J Lesker	------	Equipo de pulverización catódica utilizado para depositar películas compactas
Yoduro de plomo (II)	Alfa Aesar	10101-63-0	PbI2 sal- 99,998% de pureza
yoduro de metilamonio	Dyesol	14965-49-2	CH3NH3I sal
N2,N2,N2′ ,N2′ ,N7,N7,N7′ ,N7′ -octakis (4-metoxifenil)-9,9′-spirobi [9H-fluoreno]-2,2′,7,7′-tetramina	Sigma Aldrich	207739-72-8	Spiro-OMeTAD sal, 99% de pureza
Objetivo de niobio de 3"	CBMM- Compañía Brasileña de Metalurgia y Minería	------	objetivo de pulverización catódica de niobio utilizado en el sistema de pulverización catódica
N-N dimetilformamida	Merck	68-12-2	solvente con un máximo de 0.003% H2O
TiO2	pasta Dyesol	DSL 30NR-D	pasta de dióxido de titanio
tris(2-(1H-pirazol-1-il)-4-terc-butilpiridina)cobalto(III) tri[bis( trifluorometano)sulfonimida]	Colorante	329768935	FK 209 Co(III) Sal TFSL

de pureza del 96% una pureza del 99,8% Disolvente anhidro , Etanol con