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美國Quantum Design公司 2022-06-01 點(diǎn)擊673次
納米薄膜材料制備技術(shù)新進(jìn)展！——牛津大學(xué)也在用的薄膜沉積系統(tǒng)，有什么獨(dú)特之處？
一、納米顆粒膜制備
日前，由英國著名的薄膜沉積設(shè)備制造商Moorfield Nanotechnology公司生產(chǎn)的首套納米顆粒與磁控濺射綜合系統(tǒng)在奧地利的萊奧本礦業(yè)大學(xué)Christian Mitterer教授課題組安裝并交付使用。該設(shè)備由MiniLab125型磁控濺射系統(tǒng)與納米顆粒濺射源共同組成，可以同時(shí)滿足用戶對(duì)普通薄膜和納米顆粒膜制備的需求。
傳統(tǒng)薄膜材料的研究專注于制備表面平整、質(zhì)地致密、晶格缺陷少的薄膜，很多時(shí)候更是需要制備沿襯底外延生長的薄膜。然而隨著研究的深入，不同的應(yīng)用方向?qū)Ρ∧さ男枨笫墙厝徊煌Ｔ诒砻娲呋?、過濾等研究方向，需要超大比表面積的納米薄膜。在這種情況下，納米顆粒膜具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。而傳統(tǒng)的磁控濺射在制備純顆粒膜方面對(duì)于粒徑尺寸，顆粒均勻性方面無法實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制。氣相沉積法、電弧放電法、水熱合成法等在適用性、操作便捷性、與傳統(tǒng)樣品處理的兼容性等方面不友好。在此情況下，Moorfield Nanotechnology推出了與傳統(tǒng)磁控濺射和真空設(shè)備兼容的納米顆粒制備系統(tǒng)。
納米顆粒制備技術(shù)特點(diǎn)：
? 納米顆粒的大小1 nm-20 nm可調(diào)；
? 最多可達(dá)3重金屬，可共沉積，可制備純/合金顆粒；
? 材料范圍廣泛，包括Au、Ag、Cu、Pt、Ir、Ni、Ti、Zr等
? 擁有通過控制氣氛制造復(fù)合納米粒子的可能性（類似于反應(yīng)濺射）
? 卓越的納米顆粒層厚度控制，從亞單層到三維納米孔
? 納米顆粒結(jié)構(gòu)——結(jié)晶或非晶、形狀可控
納米顆粒膜的應(yīng)用方向：
? 生命科學(xué)和納米醫(yī)學(xué)： 癌癥治療、藥物傳輸、抗菌、抗病毒、生物膜
? 石墨烯研究方向：電子器件、能源、復(fù)合材料、傳感器
? 光電研究：光伏研究、光子俘獲、表面增強(qiáng)拉曼
? 催化：燃料電池、光催化、電化學(xué)、水/空氣凈化
? 傳感器：生物傳感器、光學(xué)傳感器、電學(xué)傳感器、電化學(xué)傳感器
二、無機(jī)無鉛光伏材料
下一代太陽能電池的大部分研究都與鉛-鹵化物鈣鈦礦混合材料有關(guān)。然而，人們正不斷努力尋找具有類似或更好特性的替代化合物，想要消除鉛對(duì)環(huán)境的影響，而迄今為止，這種化合物一直難以獲得。因此尋找具有適當(dāng)帶隙范圍的無鉛材料是很重要的，如果將它們結(jié)合起來，就可以利用太陽光譜的不同波長進(jìn)行發(fā)電。這將是提高未來太陽能電池效率降低成本的關(guān)鍵。
近期，牛津大學(xué)的光電與光伏器件研究組的Henry Snaith教授與Benjamin Putland博士研究了具有A2BB’X6雙鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的新型無機(jī)無鉛光伏材料。經(jīng)過計(jì)算該材料具有2 eV的帶隙，可用做光伏電池的頂層吸光材料與傳統(tǒng)Si基光伏材料很好的結(jié)合，使光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到30%。與有機(jī)鈣鈦礦材料相比，無機(jī)鈣鈦礦材料具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定使用壽命更長的優(yōu)勢(shì)。而這種新材料的制備存在一個(gè)問題，由于前驅(qū)體組分的不溶性和復(fù)雜的結(jié)晶過程容易導(dǎo)致非目標(biāo)性的晶體生長，因此難以通過傳統(tǒng)的水溶液法制備均勻的薄膜。Benjamin Putland博士采用真空蒸發(fā)使這些問題得以解決。使用Moorfield Nanotechnology的高質(zhì)量金屬有機(jī)物熱蒸發(fā)系統(tǒng)，通過真空蒸發(fā)三種不同的前驅(qū)體，研究人員成功沉積制備出了所需要的薄膜。真空蒸發(fā)具有較高的控制水平和可擴(kuò)展性，使得材料的工業(yè)化制備成為可能。
三、Moorfield 薄膜制備與加工系統(tǒng)簡介
Moorfield Nanotechnology是英國材料科學(xué)領(lǐng)域高性能儀器研發(fā)公司，成立二十多年來專注于高質(zhì)量的薄膜生長與加工技術(shù)，擁有雄厚的技術(shù)實(shí)力，推出的多種高性能設(shè)備受到科研與工業(yè)領(lǐng)域的廣泛好評(píng)。高精度薄膜制備與加工系統(tǒng) – MiniLab旗艦系列和nanoPVD臺(tái)式系列是英國Moorfield Nanotechnology公司經(jīng)過多年技術(shù)積累與改進(jìn)的結(jié)晶。產(chǎn)品的定位是配置靈活、模塊化設(shè)計(jì)的PVD系統(tǒng)，可用于高質(zhì)量的科學(xué)研究和中試生產(chǎn)。
設(shè)備的功能和特點(diǎn)：
? 蒸發(fā)設(shè)備：熱蒸發(fā)（金屬）、低溫?zé)嵴舭l(fā)(有機(jī)物)、電子束蒸發(fā)
? 磁控濺射：直流&射頻濺射、共濺射、反應(yīng)濺射
? 兼容性：可與手套箱集成、滿足特殊樣品制備
? 其他功能設(shè)備：二維材料精準(zhǔn)軟刻蝕、樣品熱處理
? 設(shè)備的控制：觸屏編程式全自動(dòng)控制