パルスレーザー蒸着法によるナノエンジニアリング透明導電性酸化物の作製
Summary
我々は、バックグラウンドガスの存在下でナノ秒パルスレーザー堆積（PLD）法によるナノ構造酸化物薄膜を堆積させるための実験方法を説明します。この方法AlドープZnO（AZO）膜を用いて、ナノツリー林の階層構造にコンパクトから、堆積させることができる。
Abstract
バックグラウンドガスの存在下でナノ秒パルスレーザー堆積（PLD）はプラズマプルーム拡張動態の適切な制御により調整可能な形態、構造、密度、化学量論を有する金属酸化物の堆積を可能にします。このような多様性は、ナノサイズのクラスターの階層的なアセンブリが特徴のコンパクトかつ緻密なナノポーラスからナノ構造体薄膜を製造するために悪用される可能性があります。 、低O 2圧力で）電気伝導性と芸術の状態に近い光透過性を備えたコンパクトフィルムを1：特に、我々は、光起電力素子の透明電極としてAlドープZnO（AZO）膜の2種類を製作するための詳細な方法について説明します透明導電性酸化物（TCO）は、このような有機太陽電池（OPVs）に使用されるポリマーなどの熱に敏感な材料と互換性があるように、室温で成膜することができる、2）ナノ木の森に似た非常に光散乱階層構造はprodアール高い圧力でuced。このような構造は、高ヘイズ率（> 80％）を示し、光閉じ込め能力を高めるために利用されるかもしれない。ここにAZO膜に記載の方法は、例えば、TiO 2、Al 2 O 3を 、WO 3及びAg 4 O 4などの技術的用途に関連する他の金属酸化物に適用することができます。
Introduction
パルスレーザー堆積法（PLD）はフィルム（ 図1を参照）1を成長させるために、基板上に堆積させることができるアブレート種のプラズマの形成をもたらす固体ターゲットのレーザーアブレーション法を採用しています。背景の雰囲気（不活性または反応）との相互作用は、気相中での同種のクラスタの核生成します （ 図2を参照）2,3を誘導するために使用することができます。 PLD法による材料合成のための我々の戦略は慎重にPLD法で生成されたプラズマのダイナミクスを制御することにより、ボトムアップ·アプローチでの材料特性のチューニングに基づいています。クラスタサイズは、運動エネルギーと組成は4,5形態学的および構造的変化でフィルムの成長と結果に影響を与える成膜パラメータを適切に設定することによって変えることができる。利用することによって方法は、我々が（ 例えば、WO 3、銀4 O 4、Al 2 O 3の酸化数について、実証し、ここで説明ND TiO 2）は、6月11日ナノスケールでの材料構造を変更することにより、形態を調整する能力、密度、気孔率、構造秩序、化学量論と位相の度合い。これは、特定のアプリケーション12から16のための材料の設計を可能にする。太陽光発電のアプリケーションを参照して、我々は階層的にナノと色素増感太陽電池（DSSCでphotoanodesとして使用されるときに興味深い結果を示す13 '木の森'に似ているメソ構造のナノ粒子（<10 nm）を組み立てることによって整理ナノ構造TiO 2を合成した）17。これらの以前の結果に基づいて、我々は、透明導電性酸化物としてAlドープZnO（AZO）膜の堆積のためのプロトコルを記述します。
透明導電性酸化物（TCOは）抵抗率<10 -3Ω·cmであり、80％以上の光transmiを表示して、重いドーピングによって伝導体に変換し、高バンドギャップ（> 3 eV）の材料である可視範囲内ttance。彼らはそのようなタッチスクリーン、太陽電池18から21のように、多くのアプリケーションにとって重要な要素であり、それらは、典型的には、スパッタ法、パルスレーザー蒸着法、化学蒸着法、噴霧熱分解と溶液ベースの化学的方法と同様に、異なる技術によって栽培されています。 TCOSうち、インジウムスズ酸化物（ITO）が広く、その低抵抗率のために研究されてきたが、高コストとインジウムの低い可用性の欠点がある。研究は、今、例えば、FドープSnO 2（FTO）、AlドープZnO（AZO）とF-ドープZnO（FZO）としてインジウムフリーシステムに向けて動いています。
入射光のインテリジェントな管理（ライトトラップ）を提供することが可能な電極は、太陽光発電の用途に特に興味深いものです。 、光の波長（ 例えば 300〜1,000 nm）に匹敵する規模での変調構造および形態を経由して散乱可視光への良好な制御を可能性を活用するには膜形態およびクラスタアセンブリアーキテクチャでは、必要とされる。
特に、我々は、AZO膜の形態と構造をチューニングする方法について説明します。コンパクトなAZOは、低圧（2 Paの酸素）に寄託し、室温で低抵抗率（4.5×10 -4オームcm）およびアゾと競争力のある可視光透過性（> 90％）によって特徴付けられるAZOながら、高い温度で堆積階層構造は100Paとこれらの構造上のO 2圧力で切除することによって得られる最大80％、さらに22,23にヘイズ因子と強い光散乱機能を表示します。
Protocol
Representative Results
Discussion
プラズマプルームの形状は、特にガスの存在下で、密接にアブレーションプロセスに関連して、目視によりプラズマプルームを監視することは、堆積を制御することが重要である。酸化物ターゲットをアブレーションすることにより金属酸化物を堆積する場合、酸素はアブレーションプロセス中に酸素の損失をサポートするために必要です。低い酸素背景ガス圧で、堆積した材料は、酸素空?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Materials
| Name of Reagent/Material | Company | Catalog Number |
| Pulsed Laser | Continuum-Quantronix | Powerlite 8010 |
| Power meter | Coherent | FieldMaxII-TO |
| Ion Gun | Mantis Dep | RFMax60 |
| Mass flow controller | Mks | 2179 ° |
| Quartz Crystal Microbalance | Infcon | XTC/2 |
| Background gas | Rivoira-Praxair | 5.0 oxygen |
| Target | Kurt Lesker | (made on request) |
| Isopropanol | Sigma Aldrich | 190764-2L |
| Source meter | Keithley | K2400 |
| Magnet Kit | Ecopia | 0.55T-Kit |
| Spectrophotometer | PerkinElmer | Lambda 1050 |
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