| Název: | Oxidation-Induced Structure Transformation: Thin-Film Synthesis and Interface Investigations of Barium Disilicide toward Potential Photovoltaic Applications |
| Další názvy: | Oxidací indukovaná transformace struktury: Tenko-vrstevní syntéza a vyšetřování rozhraní silicidu barnatého směrem k potenciálnímu využití ve fotovoltaice |
| Autoři: | Tian, Yilei Vismara, Robin Van Doorene, Steve Šutta, Pavol Vančo, Ľubomír Veselý, Marián Vogrinčič, Peter Isabella, Olindo Zeman, Miro |
| Citace zdrojového dokumentu: | TIAN, Y., VISMARA, R., VAN DOORENE, S., ŠUTTA, P., VANČO, Ľ., VESELÝ, M., VOGRINČIČ, P., ISABELLA, O., ZEMAN, M. Oxidation-Induced Structure Transformation: Thin-Film Synthesis and Interface Investigations of Barium Disilicide toward Potential Photovoltaic Applications. ACS Applied Energy Materials, 2018, roč. 1, č. 7, s. 3267-3276. ISSN 2574-0962. |
| Datum vydání: | 2018 |
| Nakladatel: | American Chemical Society |
| Typ dokumentu: | článek article |
| URI: | 2-s2.0-85064626224 http://hdl.handle.net/11025/34749 |
| ISSN: | 2574-0962 |
| Klíčová slova: | Silicid barnatý;naprašování;žíhání;transformace struktury;rozhraní;fotovoltaika |
| Klíčová slova v dalším jazyce: | barium di-silicide;sputtering;annealing;structure transformation;interface;photovoltaic |
| Abstrakt: | Silicid barnatý (BaSi2) je považován za slibný absorpční materiál pro vysoko účinné tenkovrstvé solární články. Nicméně, čelí otázce související se syntézou materiálu a řízením kvality. V této práci vytváříme tenké vrstvy BaSi2 pomocí industriálně aplikovatelného procesu naprašování a odhalujeme mechanizmus strukturní transformace. Polykrystalické tenké vrstvy BaSi2 jsou získány pomocí technologie naprašování a následně tepelným zpracováním. Krystalická kvalita a fázové složení naprášených BaSi2 vrstev je posouzena Ramanovou spektroskopií a rentgenovou difrakcí (XRD). Vyšší teplota post-depozičního žíhání může podporovat krystalizaci BaSi2, avšak rovněž způsobuje intenzivní povrchovou oxidaci a difúzi na BaSi2/SiO2 rozhraní. Důsledkem toho je nehomogenní struktura vrstvy BaSi2 zjištěna Augerovou elektronovou spektroskopií (AES) a transmisní elektronovou mikroskopií (TEM). Tlustá oxidová vrstva v takto nehomogenní struktuře omezuje další, zejména optické a elektrické charakterizace naprášených BaSi2 vrstev. Proces transformace struktury naprášených BaSi2 vrstev je posléze zkoumán metodou měření hloubkového profilu Ramanové spektroskopie, přičemž všechna výše zmíněná pozorování vedou k mechanizmu oxidačně indukované transformaci mikrostruktury. To rovněž vysvětluje jev fázového rozhraní včetně povrchové oxidace a vzájemnou difúzi na rozhraní BaSi2/SiO2, což vede k nehomogenní a vrstevnaté struktuře naprášeného BaSi2. Tento mechanismus se může rovněž použít i na epitaxiální a napařované BaSi2 vrstvy. Kromě toho je prezentován i letmý pohled na další vývoj těchto materiálů a na úroveň součástek. Takové základní vědomosti o transformaci struktury a komplexní aktivity na rozhraní jsou významné pro další řízení kvality fázového rozhraní BaSi2 vrstev pro vysoko účinné solární články. |
| Abstrakt v dalším jazyce: | Barium di-silicide (BaSi2) has been regarded as a promising absorber material for high-efficiency thin-film solar cells. However, it has confronted issues related to material synthesis and quality control. Here, we fabricate BaSi2 thin films via an industrially applicable sputtering process and uncovered the mechanism of structure transformation. Polycrystalline BaSi2 thin films are obtained through the sputtering process followed by a post-annealing treatment. The crystalline quality and phase composition of sputtered BaSi2 are characterized by Raman spectroscopy and X-ray diffraction (XRD). A higher annealing temperature can promote crystallization of BaSi2, but also causes an intensive surface oxidation and BaSi2/SiO2 interfacial diffusion. As a consequence, an inhomogeneous and layered structure of BaSi2 is revealed by Auger electron spectroscopy (AES) and transmission electron microscopy (TEM). The thick oxide layer in such an inhomogeneous structure hinders further both optical and electrical characterizations of sputtered BaSi2. The structural transformation process of sputtered BaSi2 films then is studied by the Raman depth-profiling method, and all of the above observations come to an oxidation-induced structure transformation mechanism. It interprets interfacial phenomena including surface oxidation and BaSi2/SiO2 inter-diffusion, which lead to the inhomogeneous and layered structure of sputtered BaSi2. The mechanism can also be extended to epitaxial and evaporated BaSi2 films. In addition, a glimpse toward future developments in both material and device levels is presented. Such fundamental knowledge on structural transformations and complex interfacial activities is significant for further quality control and interface engineering on BaSi2 films toward high-efficiency solar cells. |
| Práva: | © American Chemical Society |
| Vyskytuje se v kolekcích: | Články / Articles (CT4) OBD |
Soubory připojené k záznamu:
| Soubor | Velikost | Formát | |
|---|---|---|---|
| Oxidation_BaSi2 vrstvy.pdf | 4,6 MB | Adobe PDF | Zobrazit/otevřít |
Použijte tento identifikátor k citaci nebo jako odkaz na tento záznam:
http://hdl.handle.net/11025/34749Všechny záznamy v DSpace jsou chráněny autorskými právy, všechna práva vyhrazena.