Seminar INFLPR, Miercuri, 20 Decembrie 2017, ora 10:30, Secţia Laseri, Dr. Cornelia Enache: "Depunerea şi caracterizarea filmelor de SnO2 pentru senzori şi celule fotosolare"

Seminar INFLPR

Miercuri, 20 Decembrie 2017, ora 10:30

Secţia Laseri, sala de seminar

Contractul nr.: 4N/2016

Proiectul: PN 16 47 01 04, "Cercetări aplicative cu laseri, plasmă şi radiaţii destinate dezvoltării de tehnologii emergente (în domeniul sănătate, energie, securitate şi mediu)"

Faza nr. 35: "Depunerea şi caracterizarea filmelor de SnO₂ pentru senzori şi celule fotosolare"

Termen: 20.12.2017

Responsabil fază: Dr. Dana Miu

Prezintă: Dr. Cornelia Enache

Rezumat: Obiectivul etapei a fost realizarea filmelor de SnO₂ depuse prin metoda ablaţiei laser folosind laser de picosecunde, în atmosferă controlată, cu aplicaţii în celule solare cu colorant şi senzori. SnO₂ s-a dovedit a fi un bun candidat pentru acest tip de celule deoarece are mobilitate de două ori mai mare a electronilor comparativ cu TiO₂. Folosirea laserului cu picosecunde, s-a dovedit a fi foarte eficent în depunerea filmelor care să îndeplinească cerinţele unui fotoelectrod într-o celulă solară şi a unui film sensibil în cazul senzorilor cu unde acustice. Aceste filme trebuie să aibă o porozitate crescută pentru a absorbi colorantul în cazul celulelor şi a facilita ad şi absorbţia moleculelor gazului de către filmul sensibil în cazul senzorilor. De asemenea, filmul trebuie sa fie format din particule cât mai mici şi uniforme ca să nu influenţeze raportul semnal/zgomot.
Pentru depunerea filmelor s-a folosit un laser Nd:YVO₄ cu durata pulsului de picosecunde (355 nm/ 50 kHz, 0.25 W) direcţionat către o ţintă metalică de staniu. S-a lucrat la următoarele presiuni de oxigen 150, 300, 450 şi 900 mTorr. Filmele au fost depuse pe FTO la RT şi tratate în atmosferă de oxigen la 350-650 ⁰C. S-au investigat filmele din punct de vedere al structurii, compoziţiei, morfologiei (suprafaţă şi în secţiune), grosime, porozitate şi optic. S-a studiat influenţa parametrilor experimentali de depunere asupra caracteristicilor filmelor. Din analizele de difracţie de raze X s-a obţinut că filmele au fost complet oxidate după tratament în atmosfera de oxigen la 550 ⁰C. Din punct de vedere morfologic, filmele au prezentat o porozitate crescută cu creşterea presiunii oxigenului în camera de depunere; dimensiunea particulelor a fost între 37 nm şi 480 nm. S-a observat că pe masură ce filmele au fost tratate termic, dimensiunea particulelor a fost mai mică. În ce priveşte grosimea filmelor, după tratament filmele au fost mai subţiri. La temperatura camerei grosimea filmelor a fost între 2,03-3,42 µm; la 550 ⁰C, grosimea a fost între 1,10-1,57 µm; de asemenea s-a observat o scădere a grosimii filmului cu creşterea temperaturii. În ce priveste porozitatea filmelor, cu creşterea presiunii oxigenului, filmele au devenit din ce în ce mai poroase. Astfel, la cea mai mică presiune a oxigenului (150 mTorr), filmul este mai puţin poros decât în cazul în care presiunea a fost de 900 mTorr când s-au format clusteri de particule. Cea mai bună transmisie a fost obţinută pentru filmele tratate la 550 ⁰C şi la presiunea de 150 mTorr.