Method Article

Fabbricazione di nano-ingegneria trasparenti Ossidi Conducting da Pulsed Laser Deposition

DOI:

10.3791/50297

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February 27th, 2013

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1Department of Energy and NEMAS - Center for NanoEngineered Materials and Surfaces, Politecnico di Milano, 2Center for Nano Science and Technology, Instituto Italiano di Tecnologia

In This Article

Summary

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Descriviamo il metodo sperimentale per depositare film sottili di ossidi nanostrutturati da Pulsed Laser Deposition nanosecondi (PLD) in presenza di un gas di fondo. Utilizzando questo metodo di Al-ZnO drogato (AZO) film, dalla compatta alla gerarchicamente strutturata come nano-alberi delle foreste, possono essere depositati.

Abstract

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Pulsed Laser Deposition nanosecondo (PLD) in presenza di un gas di fondo permette la deposizione di ossidi metallici con sintonizzabile morfologia, struttura, densità e stechiometria da un adeguato controllo della dinamica plasma pennacchio di espansione. Tale versatilità può essere sfruttata per produrre film nanostrutturati da nanoporoso denso e compatto per caratterizzata da un gruppo gerarchico di dimensioni nano cluster. In particolare si descrive la metodologia dettagliata per fabbricare due tipi di Al-ZnO drogato (AZO) film come elettrodi trasparenti in dispositivi fotovoltaici: 1) a bassa pressione O 2, film compatti con conducibilità elettrica e vicino trasparenza ottica allo stato dell'arte ossidi trasparenti conduttori (TCO) possono essere depositati a temperatura ambiente, per essere compatibile con i materiali sensibili al calore come i polimeri utilizzati nel fotovoltaico organico (OPV), 2) strutture di scattering di luce altamente gerarchica simile ad una foresta di nano-alberi sono prodottiuced a pressioni superiori. Tali strutture mostrano elevato fattore di Haze (> 80%) e può essere sfruttata per aumentare la capacità di cattura della luce. Il metodo qui descritto per film AZO può essere applicato ad altri ossidi metallici pertinenti per applicazioni tecnologiche come TiO 2, Al 2 O 3, WO 3 e Ag 4 O 4.

Introduction

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Deposizione laser pulsata (PLD) impiega ablazione laser di un bersaglio solido che risulta nella formazione di un plasma di specie ablata che può essere depositato su un substrato di crescita di un film (vedi Figura 1) 1. Interazione con una atmosfera di fondo (inerte o reattivo) può essere usato per indurre nucleazione omogenea cluster in fase gas (vedi figura 2) 2,3. La strategia per la sintesi di materiali da PLD si basa sulla regolazione delle proprietà materiali in un approccio ascendente un controllo accurato della dinamica plasma generato nel processo PLD. Dimensione dei cluster, energia cinetica e la com....

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Protocol

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1. Preparazione del supporto

  1. Tagliare 1 cm x 1 centimetri substrati di silicio di un wafer di silicio, il silicio è un bene per la caratterizzazione SEM (vista in pianta e sezione).
  2. Tagliare 1 cm x 1 cm vetro (soda-calce, 1 mm di spessore), il vetro è ottimale per la caratterizzazione ottica ed elettrica.
  3. Se i contatti sono necessari su substrati di vetro, contatti Au può essere evaporato sotto vuoto utilizzando una maschera. Cauzione 10 nm di Cr come intercalare per migliorare l'adesione di Au, deposito 50 nm di Au.
  4. Tagliare 1 cm x 1 cm campione di polimero (ad esempio etilene tetrafluoroetilene, ETFE).
  5. ....

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Results

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La deposizione di AZO da PLD in atmosfera di ossigeno produce compatte film trasparenti conduttori a bassa pressione gas di fondo (cioè 2 Pa) e mesoporosi foresta-come le strutture costituite da gruppi gerarchicamente assemblati a pressioni elevate (160 Pa). Il materiale è costituito da domini nanocristallini cui dimensione è massima (30 nm) a 2 Pa 22.

A causa di collisioni tra le specie ablato e il gas di sfondo, la forma e la lunghezza del pennacchio plasma var.......

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Discussion

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La forma pennacchio plasma è strettamente legato al processo di ablazione, soprattutto in presenza di un gas, il monitoraggio del pennacchio plasma mediante ispezione visiva è importante controllare la deposizione. Nel depositare un ossido metallico da ablare un target di ossido, l'ossigeno è necessario per supportare le perdite di ossigeno durante il processo di ablazione. A bassa pressione gas di fondo di ossigeno, il materiale depositato può avere vacanze di ossigeno. Questo effetto è ridotto aumentando la pressi.......

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Disclosures

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Nessun conflitto di interessi dichiarati.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Nome del reagente / materiale Azienda Numero di catalogo
Laser pulsato Continuum-Quantronix Powerlite 8010
Potenza metro Coerente FieldMaxII-TO
Ion Gun Mantis Dep RFMax60
Controllore di flusso di massa Mks 2179 °
Di cristallo al quarzo Microbalance Infcon XTC / 2
Sfondo di gas Rivoira-Praxair 5,0 di ossigeno
Obiettivo Kurt Lesker (Realizzato su richiesta)
Isopropanolo Sigma Aldrich 190.764-2L
Fonte metro Keithley K2400
Magnet Kit Ecopia 0.55T-Kit
Spettrofotometro PerkinElmer Lambda 1050

References

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  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., C....

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Pulsed Laser DepositionTransparent Conducting OxidesAluminum doped Zinc OxideNanostructured FilmsOxygen Pressure ControlCompact FilmsHierarchical StructuresLight ScatteringElectrical ResistivityOptical Transmittance

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