Pellicole dell'ossido di Niobium depositate da Sputtering reattivo: Effetto del flusso di ossigeno

Sommario

Qui, presentiamo un protocollo per la deposizione di pellicole di ossido di niobium eseguendo sputtering reattivamente con diverse velocità di flusso di ossigeno da utilizzare come strato di trasporto di elettroni nelle celle solari perovskite.

Abstract

Lo sputtering reattivo è una tecnica versatile utilizzata per formare pellicole compatte con un'eccellente omogeneità. Inoltre, consente un facile controllo sui parametri di deposizione come la portata del gas che si traduce in cambiamenti sulla composizione e quindi nelle proprietà richieste della pellicola. In questa relazione, lo sputtering reattivo viene utilizzato per depositare pellicole di ossido di niobium. Un obiettivo di niobium viene utilizzato come fonte metallica e diverse portate di ossigeno per depositare pellicole di ossido di niobium. La portata dell'ossigeno è stata modificata da 3 a 10 mccm. Le pellicole depositate con bassi flussi di ossigeno mostrano una maggiore conduttività elettrica e forniscono celle solari perovskite migliori se utilizzate come strato di trasporto di elettroni.

Introduzione

La tecnica dello sputtering è ampiamente utilizzata per depositare film di alta qualità. La sua applicazione principale è nell'industria dei semiconduttori, anche se viene utilizzato anche nel rivestimento superficiale per migliorare le proprietà meccaniche e gli strati riflettenti¹. Il vantaggio principale dello sputtering è la possibilità di depositare materiali diversi su diversi substrati; la buona riproducibilità e il controllo sui parametri di deposizione. La tecnica di sputtering permette la deposizione di pellicole omogenee, con buona adesione su grandi aree e a basso costo rispetto ad altri metodi di deposizione come la deposizione chi....

Protocollo

1. Incisione e pulizia del substrato

1. Utilizzando un sistema di taglio del vetro, formare 2,5 x 2,5 cm di ossido sottile al fluoruro (FTO).
2. Proteggere parte della superficie del substrato con un nastro termico che lascia esporre 0,5 cm di un lato.
3. Depositare una piccola quantità di polvere di zinco (abbastanza da coprire l'area da incisa) sulla parte superiore dell'FTO esposto e far cadere lentamente l'acido cloridrico concentrato (HCl) sulla polvere di zinco fino a consumare tutta la polvere di zinco dalla reazione. Subito dopo, sciacquare il substrato con acqua deionizzata (DI).
   AVVISO: Il gas di idrogeno in abbondanza è generato dall....

Risultati

Nel sistema di sputtering, il tasso di deposizione è fortemente influenzato dalla portata dell'ossigeno. Il tasso di deposizione diminuisce quando aumenta il flusso di ossigeno. Considerando le attuali condizioni dell'area bersaglio utilizzata e la potenza plasmatica, si osserva che da 3 a 4 mccm c'è una diminuzione espressiva del tasso di deposizione, tuttavia, quando l'ossigeno viene aumentato da 4 a 10 mccm diventa meno pronunciato. Nel regime di 3 sccm il tasso di deposizione è di 1,1 nm/s, diminuendo bruscamente a 0.......

Discussione

I film di ossido di niobium preparati in questo lavoro sono stati utilizzati come strato di trasporto elettronico nelle celle solari perovskite. La caratteristica più importante richiesta per uno strato di trasporto di elettroni è prevenire la ricombinazione, il blocco dei fori e il trasferimento efficiente di elettroni.

A questo proposito l'uso della tecnica reattiva dello sputtering è vantaggioso in quanto produce pellicole dense e compatte. Inoltre, come già accennato, rispetto a sol-gel, a.......

Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo

Nome	Azienda	Numero di catalogo	Commenti
2-propanolo	Merck	67-63-0	solvente con massimo 0,005% di H2O
4-terz-butilpiridina	Sigma Aldrich	3978-81-2	di purezza del 96%
	Sigma Aldrich	75-05-8	purezza del 99,8%
	Sigma	Aldrich 90076-65-6	chimico con ≥ Solvente
	Sigma Aldrich	108-90-7	di purezza 99,8%
	Solvente Sigma Aldrich	200-578-6
Substrato di vetro di ossido di stagno drogato con fluoro (SnO2:F) Substrato	Solaronix	TCO22-7/LI	per depositare film
Nastro Kaptom	Nastro termico Usinainfo	04227	utilizzato per coprire i
substratiKurt J Lesker sistema di sputtering magnetron	Kurt J Lesker	Apparecchiatura di sputtering utilizzata per depositare film compatti	------di
piombo (II)	Alfa Aesar	10101-63-0	PbI2 sale - 99,998% di purezza
ioduro di metilammonio	Dyesol	14965-49-2	CH3NH3I sale
N2,N2,N2′ ,N2′ ,N7,N7,N7′ ,N7′ -octakis (4-metossifenil)-9,9′-spirobi [9H-fluorene]-2,2′,7,7′-tetramina	Sigma Aldrich	207739-72-8	sale Spiro-OMeTAD, purezza 99%
Niobio target di 3"	CBMM- Brazilian Metallurgy and Mining Company	------	obiettivo di polverizzazione catodica del niobio utilizzato nel solvente del sistema di sputtering
N-N dimetilformammide	Merck	68-12-2	con un massimo di 0,003% di H2O
TiO2 pasta	Dyesol	DSL 30NR-D	pasta di biossido di titanio
tris(2-(1H-pyrazol-1-yl)-4-terz-butylpiridine)cobalto(III) tri[bis( sale di trifluorometano)sulfonimmide]	colorolo	329768935	FK 209 Co(III) TFSL

chimico con acetonitrile solvente anidro, sale di litio bis(trifluorometano)sulfonimide di anidro di purezza 99,95%, etanolo Ioduro