Bu eser kısmen Ulusal Bilim Vakfı Hibe tarafından No finanse edildi DMR-0420785 (XPS). Biz Michigan Üniversitesi Michigan Merkezi için malzeme karakterizasyonu, (MC)2, onun yardımı ile XPS ve Michigan Üniversitesi'nde Van Vlack laboratuvar XRD için teşekkür ederiz. Biz de Thomas Kratofil toplu malzeme hazırlama ile yaptığı yardım için teşekkür etmek istiyorum.

Dikkat: gerekli kişisel koruyucu ekipman (PPE) yakın parmaklı ayakkabılar, tam uzunlukta pantolon, koruyucu gözlük, partikül filtrasyonu maske, önlük ve eldiven dahil oksit tozları poz kişi tahriş ve göz teması tahriş için bir risk olarak giymek. Tüm ilgili malzeme güvenlik bilgi formları başlamadan ek KKE gereksinimleri için başvurun. Sentez bir duman hood gibi Mühendislik kontrolleri kullanımı ile yapılmalıdır.
1. toplu entropi stabilize oksit sentezi
<ol><li>
Kurucu oksit tozları kitle hesaplanması
	<ol>
<li>Hedef istenen toplam kütlesi kurucu ikili oksitler ortalama yoğunluğu tarafından istenen birimin çarparak tahmin ediyoruz. <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/57746/57746eq3v2.jpg"> <img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/57746/57746eq4.jpg"> nerede <img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/57746/57746eq5.jpg"> ve <img alt="Equation 6" src="/files/ftp_upload/57746/57746eq6.jpg"> köstebek kesir ve yoğunluğu <img alt="Equation 7" src="/files/ftp_upload/57746/57746eq7.jpg"> </img>th bileşeni. 1"(2,54 cm) çapı, ⅛" (0.3175 cm) kalın örnek, hedef birimin olduğunu <img alt="Equation 8" src="/files/ftp_upload/57746/57746eq8.jpg"> </img>1,7 cm3.</li>
		<li>Her bileşen gerekli mol kurucu ikili oksitler ortalama molar kitle tarafından bu hedef kitle bölerek belirlemek. <img alt="Equation 9" src="/files/ftp_upload/57746/57746eq9v2.jpg"> <img alt="Equation 10" src="/files/ftp_upload/57746/57746eq10.jpg"> nerede <img alt="Equation 11" src="/files/ftp_upload/57746/57746eq11.jpg"> molar kütlesi <img alt="Equation 7" src="/files/ftp_upload/57746/57746eq7.jpg"> </img>th bileşeni. Mol, sayısı, dönüştürmek <img alt="Equation 12" src="/files/ftp_upload/57746/57746eq12.jpg"> </img>, gram tarafından başa <img alt="Equation 13" src="/files/ftp_upload/57746/57746eq13.jpg"> Not: Tablo 1 ve 2bileşenlerinin ve burada sentezlenmiş malzemelerin hedeflenen besteleri kitlelerin verilir.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Oksit tozları ön işleme
	<ol>
<li>Bir akik havaneli ve harç aşındırma ile 20 mL aqua regia (HNO3 + 3 HCl) temizleyin. Asit harç dökün ve havaneli ile alt temizlenene kadar eziyet. Asit uygun şekilde atın ve su ile durulayın.</li>
		<li>MgO 0.559 g, CoO 1.103 g, NiO 1.035 g, CuO 1.103 g ve temiz harç ZnO (için ekimolar kompozisyon) tozlar 1.129 g birleştirir.</li>
		<li>Temiz havaneli kullanarak eziyet saat yönünde hareketleri için 20 kullanıldığında toz, sonra 20 saat yönünün tersine döner. Bu en az 45 dk. kullanım harç taraftan toz kaldırmak ve toz harç merkezi aşağı fırça temiz metal bir spatula adımları tekrarlayın. Not: karıştırma ve zımpara tozu tam tozdur homojen ve gri-siyah renkte, ince görünür yere ve pürüzsüz bir duygu.</li>
		<li>Tozu taşıma için temiz, yapışmalı bir kaba aktarın.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Seramik Pelet presleme Dikkat: ne zaman kalıp montaj ve basın kullanımdayken, eldiven ve koruyucu gözlük giymek. Tüm Kalıp Temizleme ve derleme adımları temiz kağıdı yüzeyinde uygulayın. Kullanılan bileşenleri Şekil 2' de gösterilmiştir.<ol>
<li>Yan ve iç yüzü kalıp madeni yağ ile küçük alt dalgıç ( Şekil 2a ve 2B'yietiketli C) yağlamak ve alt ile aynı hizada kadar die silindir içine yerleştirin.</li>
		<li>Böylece Kalıp kenarlarına kaplıdır tartmak kağıt kalıp boşluğuna roll. Toz kalıp alt dökün. Küçük dalgıç kalıp dışına düşmeye izin vermeden bölümü herhangi bir hava cepleri kaldırmak ve toz seviye tezgahın üzerine hafifçe dokunun. Tartmak kağıdı dikkatle çıkarın.</li>
		<li>Aseton az miktarda toz bir bulamaç şeklinde kalıp boşluğunda ekleyin. Hedef baskı altında ve boşlukları oluşumunu inhibe ederken bu tahıl akış sağlar.</li>
		<li>Yan ve iç yüzü dalgıç (Bölüm B Şekil 2a ve 2b) toz bozmamaya dikkat edin parafin yağı ile yağlayın. Bu bölümü kalıp içine yerleştirin. Üst ve alt plaka dahil olmak üzere Şekil 2 c, resimde gibi basarak makineye monte die yer ( Şekil 2a D yerlerinde ve 2b) bile bir yüzey sağlamak için.</li>
		<li>Soğuk uniaxial basında yer ölecek. 200 MPa ulaşılana kadar baskı kolu yuvası pompa. Sıkıştırılmış durumu 20 dakika için oturup basın izin. Toz densifies gibi basınç ile zaman sakin olur. Basıncı 200 MPa presleme süresi için korumak için gerektiğinde ekleyin. Uzak kalıp dışarı akması aşırı herhangi bir solvent silin.</li>
		<li>Basın basıncı serbest bırakmak. Dikkatli bir şekilde üst ve alt plaka çıkarın. Kaldırma kılıf ve kaldırma piston Şekil 2 ciçinde gösterildiği gibi yerleştirin. Yavaş yavaş, preslenmiş hedef açığa önce derlemesinden küçük die parça kaldırma tuşuna basın. Hedef ölmektedir maruz kadar derleme dikkatle basın. Yeşil vücut ve sinterleme için bir pota transfer dikkatli bir şekilde çıkarın.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Seramik sinterleme Uyarı: Hedef malzemeleri yüksek sıcaklıklardan giderilecektir. Isıya dayanıklı eldiven ve bir yüz kalkanı pota sıcak fırını kaldırırken giymek.<ol>
<li>Preslenmiş toz uyacak bir alümina pota edinin ve 2 mm katman, Yttria-Stabilized zirkon (YSZ) 0.1-0.2 mm boncuk. Kat YSZ boncuk ile pota dibinde. Not: Yaklaşık 2 mm kalınlıkta hedef pota dibinde ile değil sağlamak için kaplama olması gerekir.</li>
		<li>Yavaş ve dikkatli preslenmiş hedef pota Center'a aktarın.</li>
		<li>Metal maşa kullanarak, dikkatle sinterleme fırını için pota taşıma. 50 ° C min-1, 1100 ° c sıcaklık artışı. 1100 ° c hava ortamında 24 h için hedef sinter.</li>
		<li>1100 ° C'de iken, pota ocağı kaldırın. Maşa kullanarak, hızlı bir şekilde oda sıcaklığında su hedef gidermek. Hedef 30 ~ şaplatın s, sonra sudan çıkarın ve kuru için ayarlayın.</li>
		<li>Hedef serin ve kuru olduğunda, hedef yoğunluğunu ölçmek ve teorik değeri karşılaştırmak <img alt="Equation 14" src="/files/ftp_upload/57746/57746eq14v2.jpg"> </img>, hesaplanan Bölüm 1. Hedef kitle üzerinde daha önce kullanılan denge ölçmek ve Çap pergeli kullanarak boyutlarını ölçün. Tahmini değeri için ölçülen yoğunluk oranı <img alt="Equation 15" src="/files/ftp_upload/57746/57746eq15.jpg"> </img>, yüzde teorik yoğunluğu verir. Not: sentez sonra genellikle ~ %80 teorik yoğunluğu yoğunluğudur.</li>
		<li>Yüksek yoğunluk için havaneli ve harç kullanılarak Sinterlenmiş hedef regrind ve adım 1.2.3 toplu sentez yordamı yineleyin. İkinci sinterleme sonra hedef yoğunluğunu belirlemek. Not: Genellikle ölçülen yoğunluğudur <img alt="Equation 16" src="/files/ftp_upload/57746/57746eq16.jpg"> teorik yoğunluğu, lazer ifade (PLD) için uygundur.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. PLD ESO tek kristal filmleri
<ol><li>
Hedef hazırlık
	<ol>
<li>1. adımda sentezlenmiş toplu seramik parçaları şimdi biriktirme kaynakları (hedef) görev yapacak. Yansıtıcı ve düzgün yüzey kadar ilerici (320/600/800/1200) Mısır ezmesini SIC kağıt kullanarak dairesel bir hareketle hedefler Lehçe.</li>
		<li>Hedefleri odası içinde döner atlıkarınca yerleştirin ve yanık kağıda ~ 2 cm x 2 cm eni yolundaki son hedef yerleştirin.</li>
		<li>Target tek el ateş ve her iki eksen elde edilen yanık işareti ölçerek lazer nokta boyutunu ölçmek. Nokta boyutu doğru değilse, odaklama lens (Şekil 3a) ayarlayın. Elips 0,27 cm x 0,24 cm her iki eksen boyunca elde edene kadar ölçülen nokta boyutunu ayarlayın.</li>
		<li>Yanık kağıdı çıkarın ve tahliye için kapıyı kapatın. Pompa 6,7 baskısı için kaba bir kuru kaydırma kullanarak odası tahliye Pa, bu noktada turbo pompa bükülmüş bir hızı 1000 Hz.</li>
		<li>En az 1.3 x 10 temel bir basınç odasına dışarı-5 bir iyon göstergesi tarafından ölçülen Pa pompa. Bir kez ulaştı, turbo hızı 200 Hz'de büyüme sırasında işlem gaz kullanılmasına izin vermek için azaltın.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Yüzey hazırlama
	<ol>
<li>Tek bir kristal temiz, bir tarafı cilalı, 0,5 mm kalınlığında MgO substrat sonication için 2 dk her yarı iletken sınıf trichloroethylene (TCE), yarı iletken sınıf aseton ve yüksek saflıkta isopropanol (IPA) tarafından.</li>
		<li>Ultra kuru, sıkıştırılmış N2 gaz ile belgili tanımlık substrate uçururum ve substrat substrat panel (Şekil 3b) termal iletken gümüş boya küçük bir miktar ile ekleyebilirsiniz. Substrat ve panel ° C 10 dk gümüş boya tedavisi için sıcak tabakta ısı.</li>
		<li>Harici transfer aracı, odasında transfer kolundaki substrat tutucu kilit, yük sonra mühür ve en az 1.3 x 10 bir basınç odasına dışarı-4 baba. pompa yer kullanarak</li>
		<li>Substrat ikisi arasındaki geçit Vana açıp substrat Panel Isıtıcı montaj yerleştirmek için transfer kolu kullanarak büyüme odasına aktar.</li>
		<li>Transfer kolu geri yükleme kilidin geri çekmek ve kapıyı kapatın. Üstünde tepe-in odası vidalı derleme kullanarak ısıtıcı indirin.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Lazer enerjisi ve akım Not: İfade üzerinden 248 nm KrF pulsed excimer lazer ışınlama tarafından etkinleştirilir. Lazer darbe genişliği ~ 20 olduğunu ns.<ol>
<li>Ölçü bir enerji sayaçları kullanarak lazer enerji ışını yolundaki odası (Şekil 3a) girmeden önce yerleştirilir. Ortalama enerji fotodiyot 2 Hz hızında 50 darbeleri ile irradiating sonra belirleyin.</li>
		<li>Bir ortalama darbe enerji 310 MJ ile ± 10 mJ istikrar ulaşılana kadar lazer uyarma voltaj değişir. Laser odasına geçmek izin vermek için ışın yolun enerji sayaçları kaldırın. Not: % 10 odası penceresinin bir lazer zayıflama kullanarak, yukarıdaki yapılandırma 2.55 J cm-2bir akım verir. Bu eser substrat-hedef mesafe 7 cm'dir. Farklı substrat-hedef fark ideal ifade koşulları ve büyüme oranı değişebilir.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
İfade
	<ol>
<li>Büyüme önce belgili tanımlık substrate vakum MgO kristal yüzey dehydroxylize bir oranı 30 ° C min-1 , 30 dk 1000 ° c ısı. 30 ° min-1 , 300 ° c sıcaklık azaltmak ve 10 dakikadır equilibrate sağlar. Not: Bir ısıl ısıtıcı blok içinde bizim bildirilen sıcaklık saptanır.</li>
		<li>Akış Ultra yüksek saflıkta (% 99.999) O2 gaz odasına 6,7 baskısı ulaşmak için baba. Not: Ne zaman odasına uçakla oksijen basıncı barotron ölçer kullanarak ölçülen. Gaz odası basınç büyüme sırasında stabilize bir kapalı devre sistemi bir parçası olarak bir kütle akış denetleyicisi kullanarak giriliyor.</li>
		<li>Kalan herhangi bir kirletici hedefleri temiz ve onları tarafından ön ablasyon büyümesi için hazırlamak. Seçili hedef raster için ayarlamak ve döndürme, böylece lazer her zaman aynı noktaya isabet değil, substrat objektif kapağı kapatılır ve 5 Hz hızında 2.000 Bakliyat için hedef ablate dikkat edin. Not: Hedef şimdi hazırlanır ve sistem doğru koşullar (sıcaklık, basınç, akım) ifade vermek için gitmek.</li>
		<li>Çekim ifade önce açın. Bu koşulları, 6 Hz değerinde 10.000 bakliyat üreten bir ~ 80 nm kalın film. Not: Bu büyüme hızı önceki çalışma16x-ışını yansıtırlık tarafından tespit edilmiştir.</li>
		<li>Biriktirme sonra 133 için Oksijen kısmi basınç artışı Pa (oksijen boş pozisyonlar oluşumunu inhibe 1.0 torr). Numune sıcaklığı 10 ° min-1 40 ° C'de azaltmak. 40 ° C ulaşıldığında, oksijen akışını kapatın ve basınç sabitleme sonra yük kilidi arasındaki büyüme odası kapısı vanayı aç. Isıtıcı artırmak ve transferi kol substrat panel geri yükleme kilit içine derlemesinden kaldırmak için kullanın.</li>
		<li>Atmosfer için yük kilit delik ve harici aktarma aracını kullanarak örnek kaldırın. Örnek bir tıraş bıçağı ve Lehçe panel kalan gümüş boya çekmek için kullanılması ve malzeme yatırılır panel kaldırın. Başlamak--dan adım 2.2 ek film büyüme için yordamı yineleyin.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol>
	<li>Tsai, M. H., Yeh, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-Entropy+Alloys:+A+Critical+Review.">High-Entropy Alloys: A Critical Review.</a> Mater Res Lett. 2 (3), 107-123 (2014).</li><li>Yeh, J. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanostructured+high-entropy+alloys+with+multiple+principal+elements:+Novel+alloy+design+concepts+and+outcomes.">Nanostructured high-entropy alloys with multiple principal elements: Novel alloy design concepts and outcomes.</a> Adv Eng Mater. 6 (5), 299-303 (2004).</li><li>Gao, M. C., Carney, C. S., Dogan, N., Jablonksi, P. D., Hawk, J. A., Alman, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+of+Refractory+High-Entropy+Alloys.">Design of Refractory High-Entropy Alloys.</a> Jom. 67 (11), 2653-2669 (2015).</li><li>Gludovatz, B., Hohenwarter, A., Catoor, D., Chang, E. H., George, E. P., Ritchie, R. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+fracture-resistant+high-entropy+alloy+for+cryogenic+applications.">A fracture-resistant high-entropy alloy for cryogenic applications.</a> Science. 345 (6201), 1153-1158 (2014).</li><li>Zou, Y., Ma, H., Spolenak, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrastrong+ductile+and+stable+high-entropy+alloys+at+small+scales.">Ultrastrong ductile and stable high-entropy alloys at small scales.</a> Nat Commun. 6, 7748 (2015).</li><li>Poulia, A., Georgatis, E., Lekatou, A., Karantzalis, A. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microstructure+and+wear+behavior+of+a+refractory+high+entropy+alloy.">Microstructure and wear behavior of a refractory high entropy alloy.</a> Int J Refract Met Hard Mater. 57, 50-63 (2016).</li><li>Rost, C. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Entropy-stabilized+oxides.">Entropy-stabilized oxides.</a> Nat Commun. 6, 8485 (2015).</li><li>Jiang, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new+class+of+high-entropy+perovskite+oxides.">A new class of high-entropy perovskite oxides.</a> Scripta Mater. 142, 116-120 (2018).</li><li>Gild, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-Entropy+Metal+Diborides:+A+New+Class+of+High-Entropy+Materials+and+a+New+Type+of+Ultrahigh+Temperature+Ceramics.">High-Entropy Metal Diborides: A New Class of High-Entropy Materials and a New Type of Ultrahigh Temperature Ceramics.</a> Sci Rep. 6 (October), 37946 (2016).</li><li>Schlom, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=others+Strain+Tuning+of+Ferroelectric+Thin+Films.">others Strain Tuning of Ferroelectric Thin Films.</a> Annu Rev Mater Res. 37, 589-626 (2007).</li><li>Zhao, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrical+control+of+antiferromagnetic+domains+in+multiferroic+BiFeO3+films+at+room+temperature.">Electrical control of antiferromagnetic domains in multiferroic BiFeO3 films at room temperature.</a> Nat Mater. 5 (10), 823-829 (2006).</li><li>Borisov, P., Hochstrat, A., Chen, X., Kleemann, W., Binek, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetoelectric+Switching+of+Exchange+Bias.">Magnetoelectric Switching of Exchange Bias.</a> Phys Rev Lett. 94 (11), 117203 (2005).</li><li>Weidenkaff, A., Robert, R., Aguirre, M., Bocher, L., Lippert, T., Canulescu, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+thermoelectric+oxides+for+renewable+energy+conversion+technologies.">Development of thermoelectric oxides for renewable energy conversion technologies.</a> Renew Energy. 33 (2), 342-347 (2008).</li><li>Pickett, W. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electronic+structure+of+the+high-temperature+oxide+superconductors.">Electronic structure of the high-temperature oxide superconductors.</a> Rev Mod Phys. 61 (2), 433-512 (1989).</li><li>Berardan, D., Franger, S., Dragoe, D., Meena, A. K., Dragoe, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Colossal+dielectric+constant+in+high+entropy+oxides.">Colossal dielectric constant in high entropy oxides.</a> Phys Status Solidi - Rapid Res Lett. 10 (4), 328-333 (2016).</li><li>Meisenheimer, P. B., Kratofil, T. J., Heron, J. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Giant+Enhancement+of+Exchange+Coupling+in+Entropy-Stabilized+Oxide+Heterostructures.">Giant Enhancement of Exchange Coupling in Entropy-Stabilized Oxide Heterostructures.</a> Sci Rep. 7 (1), 13344 (2017).</li><li>Miracle, D. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-Entropy+Alloys:+A+Current+Evaluation+of+Founding+Ideas+and+Core+Effects+and+Exploring+&amp;#34;Nonlinear+Alloys.&amp;#34;.">High-Entropy Alloys: A Current Evaluation of Founding Ideas and Core Effects and Exploring &amp;#34;Nonlinear Alloys.&amp;#34;.</a> Jom. , 1-7 (2017).</li><li>Mannhart, J., Schlom, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oxide+Interfaces-An+Opportunity+for+Electronics.">Oxide Interfaces-An Opportunity for Electronics.</a> Science. 327 (5973), 1607-1611 (2010).</li><li>Mundy, J. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Atomically+engineered+ferroic+layers+yield+a+room-temperature+magnetoelectric+multiferroic.">Atomically engineered ferroic layers yield a room-temperature magnetoelectric multiferroic.</a> Nature. 537 (7621), 523-527 (2016).</li><li>Martin, L. W., Chu, Y. H., Ramesh, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advances+in+the+growth+and+characterization+of+magnetic,+ferroelectric,+and+multiferroic+oxide+thin+films.">Advances in the growth and characterization of magnetic, ferroelectric, and multiferroic oxide thin films.</a> Mater Sci Eng R Rep. 68 (4), 89-133 (2010).</li><li>Saremi, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhanced+Electrical+Resistivity+and+Properties+via+Ion+Bombardment+of+Ferroelectric+Thin+Films.">Enhanced Electrical Resistivity and Properties via Ion Bombardment of Ferroelectric Thin Films.</a> Adv Mater. 28 (48), 10750-10756 (2016).</li><li>Cullity, B. D., Weymouth, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Elements+of+X-ray+Diffraction.">Elements of X-ray Diffraction.</a> Am J Phys. 25 (6), 394-395 (1957).</li><li>Rijnders, G. J. H. M., Koster, G., Blank, D. H. A., Rogalla, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+situ+monitoring+during+pulsed+laser+deposition+of+complex+oxides+using+reflection+high+energy+electron+diffraction+under+high+oxygen+pressure.">In situ monitoring during pulsed laser deposition of complex oxides using reflection high energy electron diffraction under high oxygen pressure.</a> Appl Phys Lett. 70 (14), 1888-1890 (1997).</li><li>Sullivan, M. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Complex+oxide+growth+using+simultaneous+in+situ+reflection+high-energy+electron+diffraction+and+x-ray+reflectivity:+When+is+one+layer+complete?.">Complex oxide growth using simultaneous in situ reflection high-energy electron diffraction and x-ray reflectivity: When is one layer complete?.</a> Appl Phys Lett. 106 (3), 031604 (2015).</li><li>Eres, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Time-resolved+study+of+SrTiO3+homoepitaxial+pulsed-laser+deposition+using+surface+x-ray+diffraction.">Time-resolved study of SrTiO3 homoepitaxial pulsed-laser deposition using surface x-ray diffraction.</a> Appl Phys Lett. 80 (18), 3379-3381 (2002).</li><li>Fleet, A., Dale, D., Suzuki, Y., Brock, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Observed+Effects+of+a+Changing+Step-Edge+Density+on+Thin-Film+Growth+Dynamics.">Observed Effects of a Changing Step-Edge Density on Thin-Film Growth Dynamics.</a> Phys Rev Lett. 94 (3), 036102 (2005).</li><li>Luca, G. D., Strkalj, N., Manz, S., Bouillet, C., Fiebig, M., Trassin, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanoscale+design+of+polarization+in+ultrathin+ferroelectric+heterostructures.">Nanoscale design of polarization in ultrathin ferroelectric heterostructures.</a> Nat Commun. 8 (1), 1419 (2017).</li><li>De Luca, G., Rossell, M. D., Schaab, J., Viart, N., Fiebig, M., Trassin, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Domain+Wall+Architecture+in+Tetragonal+Ferroelectric+Thin+Films.">Domain Wall Architecture in Tetragonal Ferroelectric Thin Films.</a> Adv Mater. 29 (7), (2017).</li><li>Gruenewald, J. H., Nichols, J., Seo, S. S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pulsed+laser+deposition+with+simultaneous+in+situ+real-time+monitoring+of+optical+spectroscopic+ellipsometry+and+reflection+high-energy+electron+diffraction.">Pulsed laser deposition with simultaneous in situ real-time monitoring of optical spectroscopic ellipsometry and reflection high-energy electron diffraction.</a> Rev Sci Instrum. 84 (4), 043902 (2013).</li><li>. MDC Vacuum Products | Vacuum Components, Chambers, Valves, Flanges &amp; Fittings Available from: <a target="_blank" href="https://mdcvacuum.com/DisplayContentPageFull.aspx?cc=b8ca254a-cdc0-4b71-8603-af10ce18bbcb">https://mdcvacuum.com/DisplayContentPageFull.aspx?cc=b8ca254a-cdc0-4b71-8603-af10ce18bbcb</a> (2018)</li><li>Dijkkamp, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+of+Y-Ba-Cu+oxide+superconductor+thin+films+using+pulsed+laser+evaporation+from+high+Tc+bulk+material.">Preparation of Y-Ba-Cu oxide superconductor thin films using pulsed laser evaporation from high Tc bulk material.</a> Appl Phys Lett. 51 (8), 619-621 (1987).</li><li>Biegalski, M. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Relaxor+ferroelectricity+in+strained+epitaxial+SrTiO3+thin+films+on+DyScO3+substrates.">Relaxor ferroelectricity in strained epitaxial SrTiO3 thin films on DyScO3 substrates.</a> Appl Phys Lett. 88 (19), 192907 (2006).</li><li>Schlom, D. G., Chen, L. Q., Pan, X., Schmehl, A., Zurbuchen, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Thin+Film+Approach+to+Engineering+Functionality+into+Oxides.">A Thin Film Approach to Engineering Functionality into Oxides.</a> J Am Ceram Soc. 91 (8), 2429-2454 (2008).</li><li>Damodaran, A. R., Breckenfeld, E., Chen, Z., Lee, S., Martin, L. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhancement+of+Ferroelectric+Curie+Temperature+in+BaTiO3+Films+via+Strain-Induced+Defect+Dipole+Alignment.">Enhancement of Ferroelectric Curie Temperature in BaTiO3 Films via Strain-Induced Defect Dipole Alignment.</a> Adv Mater. 26 (36), 6341-6347 (2014).</li></ol>

İfşa etmek yok.

Biz anlatmıştık ve toplu ve yüksek kaliteli sentezi için bir protokol gösterilen tek kristal filmleri (Mg0.25(1-x)CoxNi0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x)) O (x = 0,20, 0,27, 0.33) ve (Mg0.25(1-x) Co0.25(1-x)Ni0.25(1-x)CuxZn0.25(1-x)) O (x 0.11, = 0,27) entropi stabilize oksitler. Bu sentez teknikleri daha fazla geliştirme ve alan genişleme ve keşfedilen entropi stabilize oksit kompozisyonlar geniş bir yelpazesi için geçerli olmasını bekliyoruz. Ayrıca, bileşimsel çeşitli entropi stabilize oksit sentezi fonksiyonel özellikleri üzerinde kimyasal ve yapısal bozukluk rolleri çalışmak için bir platform sunmaktadır.
Bizim iletişim kuralı tek fazlı ve yüksek kaliteli oksitler entropi stabilize yol açar, teknik sınırlamalar var ve sentezi değişiklikler gelişmiş malzeme anlayış ve daha yüksek tekrarlanabilirlik sentezi için öngörülen. Aşağıda, protokolü, olası değişiklikler, sorun giderme ve önemi ile ilgili mevcut yöntemleri, teknik sınırlamaları içinde kritik adımlar verilmiştir ve gelecekteki uygulamalar bu tekniği için öngörülen. Bu işlem için kritik adımlar sinterleme, Şoklama, dihydroxylation MgO yüzey ve belirlenmesi ve lazer akım izleme. Toplu örnekleri tek fazlı olmak için en az 24 saat Sinterlenmiş ve hızla sinterleme sıcaklığından su esastır. Toplu hedefler Monofaze değilseniz, veya istenilen yoğunluğu, sandalye ve yüksek yoğunluklu ulaşmak için baskı altında. MgO yüzey dihydroxylation (001) odaklı MgO amorf filmlerde bu sonuç olmadan büyümeye girişimleri olarak önemli bir adım da. Başka bir önemli konu ve sınırlama tekniği içerir sapma için amaçlanan ifade şartlarından önde gelen lazer enerjisi sürüklenen. Bu daha derinlemesine aşağıda ele alınmıştır.
Teknik değişiklikler tekrarlanabilirlik artırmak ve gerçek zamanlı sorun giderme sağlar. Özellikle, in situ analizi, yansıma yüksek enerjili elektron kırınım23 (Birleşik), aşağılardan x-ışını spektroskopisi24, gibi x-ışını yansıtırlık25, x-ışını kırınım26,27, ikinci Harmonik üretimi28,29veya ellipsometry30, ince film biriktirme yordamına ekleyebilirsiniz. Bu ince film büyüme koşullarını gerçek zamanlı izleme için yapısal ve kompozisyon karakterizasyonu sağlayacak. Bizim iletişim kuralı herhangi bir in situ tanı içermeyen gibi potansiyel olarak kritik yüzey kinetik ve sentez sırasında oluşabilecek yapısal evrim bizim rapor bulunmuyor. Ayrıca, bizim iletişim kuralı karışık ve bir akik harç ve havaneli ile topraklı el olmak kurucu tozlar için çağırır. Diğerleri toplumda, ancak, shaker7 ve15el taşlama fiziksel talep ortadan kaldırarak daha tutarlı sonuçlar verebilir YSZ veya akik medyayı kullanarak, freze topu kullanımı bildirdin.
Belirtilen yöntem mükemmel kalitede filmler oluşturur, ancak, teknik birkaç doğal sınırlamalar vardır. PLD filmleri 1 mikron kalınlıkta lazer enerji kayması nedeniyle önemli ölçüde ötesinde büyümeye zor yapar. Drift lazer enerji F2 gaz excimer lazer tüp zamanla pasivasyon ve uyarma gaz nedeniyle ortaya çıkar. Ayrıca, lazer enerji drift gelen UV şeffaf lazer penceresinde odası (Şekil 3b) üzerinde malzeme birikimi oluşabilir. Bizim iletişim kuralı ifade bir oksijen basıncı 6,7 kullanmak ~ 80 nm kalın film üzerinde raporlar Pa; önce ve sonra bu büyüme, bir değişiklik ~ %10 içsel zayıflama31vardır UV Lazer pencere iletim uygulamıyor. Bu ifade, çekim görece az sayıda ve bizim ifade odası geometrisini sırasında kullanılan nispeten yüksek oksijen basıncı sonucu olabilir. Alt reaktif gaz basıncı veya farklı lazer pencere konumunu hedef ile ilgili kayda değer daha büyük kalınlıkları filmlerin ifadeleri lazer enerji drift kaynaklanan zorluklarla karşılaşabilirsiniz. Enerji kayması nedeniyle F2 gaz lazer tüp pasivasyon minimize düzenli olarak taze gaz ile doldurarak ve enerji izleme rapor iç lazer enerji sayaçları tarafından ifade sırasında lazer enerjisi ile bir düşüş telafi etmek için bir uyarma voltajı yükseltin.
Entropi stabilize oksitler beş veya daha fazla Özellikler nereden entropi ve toplu sabitleme sıcaklık bağlıdır büyük ölçüde kompozisyona sahip olma eğilimi. Şu anda başka bir biriktirme yöntemi başarıyla entropi stabilize oksit ince büyümeye rapor ederken filmleri, stokiometrik buharlaşma ve transfer PLD16,32 hedef en iyi kimyasal sağlayabilir homojenliği. Örneğin, MBE ve fışkırtması kaliteli ince filmler33,34, ancak, yatırmak için kullanılan alternatif fiziksel buhar biriktirme teknik MBE vardır ve birden çok hedef ortak SAÇTIRMA doğru kalibrasyon gerektirir ve istikrarlı akı beş bireysel kaynaklardan. Bu görev hantal ve beklenen zor devrilmesinden sonra bu teknikler varsayarak film boyunca kimyasal homojenliği entropi stabilize malzeme yatırmak için kanıtlanmış oluşturulması gösterilmiştir. Ayrıca, hacim materyalleri entropi stabilize faz korumak için yüksek sıcaklık Şoklama gerektiği önemli bir yoğunluk termodinamik noktası kusurların kafes parametresi, direnci ve dielektrik doğru belirlenmesi engel olabilir özellikleri. Teorik olarak, PLD yeteneği gibi kusurları35 yoğunluğunu kontrol ve fonksiyonel ve yapısal özelliklerini doğru olarak belirlenmesi etkinleştirmek sağlamalıdır. Böylece, burada sunulan metodoloji roman incelenmesi ve bu malzemelerin dev fonksiyonel özellikleri için önemlidir.

2004 yılında yüksek entropi metal alaşımlar keşfinden beri yüksek entropi malzeme özellikleri gibi artan sertlik1,2,3, tokluk4, nedeniyle önemli ilgi çekmiştir 5ve korozyon direnci3,6. Son zamanlarda, yüksek entropi oksitler7,8 ve borides9 keşfedilmiştir, malzeme meraklıları için büyük bir oyun alanı kadar açma. Oksitler özellikle, ferroelectricity10magnetoelectricity11,12, thermoelectricity13ve Süperiletkenlik14 gibi kullanışlı ve dinamik fonksiyonel özellikleri kanıtlamanın . Entropi stabilize oksitler (ESOs) son zamanlarda ilginç, bileşimsel bağımlı fonksiyonel özellikleri15,16, bu yeni sınıf malzeme yapma önemli bozukluğu rağmen sahip gösterilmiştir özellikle heyecan verici.
Entropi stabilize malzeme kimyasal olarak homojen, uygulamasının (genellikle beş veya daha fazla bileşenlerinin sahip), tek fazlı malzemeleri nerede yapılandırma entropik katkı (<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/57746/57746eq1.jpg">) Gibbs serbest enerjisi için (<img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/57746/57746eq2.jpg">) önemlidir tek bir oluşumunu sürmeyi katı çözüm17faz. Uygulamasının ESOs, nerede katyonik yapılandırma bozukluğu kompozisyon, sıcaklık, ifade oranı üzerinde kesin denetim gerektirir katyon sitelerde görülmektedir, sentez hızı yavaşlaması ve sıcaklık7,16 gidermek . Bu yöntem Uygulayıcı Aşama saf sentez yeteneği ve kimyasal olarak homojen entropi stabilize oksit seramik parçaları ve faz saf, tek kristalli, düz ince filmlerin istenen stoichiometry etkinleştirmek istiyor. Hacim materyalleri elektronik, manyetik ve yapısal özelliklerini etkinleştirme % 90'ı teorik yoğunluğu daha büyük sentez veya ince film fiziksel buhar biriktirme (PVD) teknikleri için kaynak olarak kullanın. Burada kabul entropi stabilize oksitler beş katyonlar, moleküler ışın epitaxy (MBE) veya ortak Fışkırtması, gibi beş kaynakları istihdam ince film PVD teknikleri gibi kimyasal olarak homojen ince filmler nedeniyle yatırma sorun ile sunulacak Drift akı için. Bu protokol kimyasal olarak homojen tek kristalli, nominal kimyasal bileşimi uluslararas› gösterilen düz (kök ortalama kare (RMS) pürüzlülük ~0.15 Nm) entropi stabilize oksit ince film tek bir malzeme kaynaktan sonuçlanır. Bu ince film sentez protokolü situ içinde elektron veya optik karakterizasyonu teknikleri sentezi gerçek zamanlı izleme ve rafine kalite kontrol dahil gelişmiş. Bu yöntemin beklenen sınırlamalar 1 mikron olmak yüksek kaliteli filmlerin kalınlığı sınırlayabilir lazer enerji drift kaynaklanıyor.
Rağmen büyüme ve karakterizasyonu ince film oksit malzemeler10,18,19,20,21, stereokimya arasındaki korelasyon önemli gelişmeler ve Elektronik oksitler yapısında önemli farklılıklar görünüşte önemsiz metodolojik farklılıklardan kaynaklanan son malzeme yol açabilir. Ayrıca, alanı uygulamasının entropi stabilize oksitler, daha doğrusu doğmakta olan, sadece iki geçerli raporlar edebiyat7,16ince film sentezi ile alır. ESOs kendilerini özellikle de bu sürece kimyasal buhar biriktirme ve moleküler ışın epitaxy tarafından sunulan zorluklar engellemeyi, ödünç. Burada, toplu detaylı sentez protokolünden sağlamak ve malzemeleri zorluklar, istenmeyen özellik çeşitleri, işleme en aza indirmek için film ESOs (Şekil 1), ince ve ivme keşif alanında geliştirmek.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="754">
	<tbody>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:379px;">MAGNESIUM OXIDE 99.95%</td>
			<td style="width:180px;">Fisher</td>
			<td style="width:131px;">AA1468422</td>
			<td style="width:64px;"></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">COBALT(II) OXIDE, 99.995%</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>AA4435414</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">NICKEL(II) OXIDE 99.998%</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>AA1081914</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">COPPER(II) OXIDE 99.995%</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>AA1070014</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">ZINC OXIDE 99.99%</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>AA8781230</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">TRICHLROETHLENE SEMICNDTR 9</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>AA39744K7</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">ACETONE SEMICNDTR GRD 99.5%</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>AA19392K7</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">2-PROPANOL ACS 99.5%</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>A416S4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">Mineral oil, pure</td>
			<td>Acros Organics</td>
			<td>AC415080010</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">alumina crucible</td>
			<td>MTI Corporation</td>
			<td>eq-ca-l50w40h20</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">ZIRCONIA (YSZ) GRINDING MEDIA</td>
			<td>Inframat Advanced Materials</td>
			<td>4039GM-S010</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">SiC paper 320/600/800/1200</td>
			<td>South Bay Technology</td>
			<td>SDA08032-25</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">MgO (100) substrate, 5x5x0.5 mm, 1SP</td>
			<td>MTI Corporation</td>
			<td>MGa050505S1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">OXYGEN COMPRESSED ULTRA HIGH PURITY GRADE, 99.999%</td>
			<td>Cryogenic Gases</td>
			<td>OXYUHP</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;">NITROGEN COMPRESSED EXTRA DRY GRADE</td>
			<td>Cryogenic Gases</td>
			<td>NITEX</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

bulk and thin film synthesis of compositionally variant entropy-stabilized oxides

Burada, toplu ve ince film multicomponent (Mg0.25(1-x)CoxNi0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x)) sentezi için bir yordam mevcut O (Co varyant) ve (Mg0.25(1-x)Co0.25(1-x)Ni 0.25(1-x) O (Cu varyant) entropi stabilize oksitler cuxZn0.25(1-x)). Faz saf ve kimyasal olarak homojen (Mg0.25(1-x)CoxNi0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x)) O (x = 0,20, 0,27, 0.33) ve (Mg0.25(1-x)Co0.25(1-x)Ni0.25(1-x) CuxZn0.25(1-x)) O (x 0.11, = 0,27) seramik parçaları sentez ve ultra yüksek kalitede, ifade içinde kullanılan faz saf, tek kristal ince filmlerin hedef stoichiometry. Pürüzsüz, kimyasal olarak homojen, entropi stabilize oksit ince film birikimi tarafından MgO yüzeylerde (001) odaklı üzerinde lazer biriktirme için detaylı bir metodoloji açıklanmıştır. Faz ve toplu ve ince film malzemeleri crystallinity x-ışını kırınım kullanarak onaylanır. Kompozisyon ve kimyasal homojenliği x-ışını photoelectron spektroskopisi ve enerji dağıtıcı x-ışını spektroskopisi tarafından onaylanır. İnce filmlerin yüzey topografyası prob mikroskobu tarama ile ölçülür. Yüksek kaliteli sentezi, tek kristalli, entropi stabilize oksit ince film arabirimi, boyutu, zorlanma ve bozukluğu etkileri son derece düzensiz oksit malzemelerin yeni bu sınıftaki özellikler sağlar.

X-ışını kırınım (XRD) spectra her iki hazır (Mg0.25(1-x)CoxNi0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x)) alınmıştır O (x = 0,20, 0,27, 0.33) ve (Mg0.25(1-x)Co0.25(1-x)Ni0.25(1-x )CuxZn0.25(1-x)) O (x 0.11, = 0,27) toplu seramik (Şekil 4a) ve ince filmler (Şekil 4b) yatırılır. Bu veri göster örnekleri tek fazlı ve kafes sabit, kristal kalitesi ve film kalınlığı belirlenmesi içinde kullanılabilir. X-Ray photoelectron spektroskopisi (XPS) (Şekil 5) ve atomik kuvvet mikroskobu (AFM) (Şekil 6) veri hedefleri ve filmler nominal kompozisyonu belirlemek ve yüzey kalitesi yatırılan ince filmlerin göstermek için alınmıştır.
XRD spectra toplu ESO örneklerinden gösterir sentezlenmiş besteleri tek fazlı kaya tuzları 4,25 Å, 4.25 Å ve 4.24 Å içinCo X kafes parametrelerle vardır = 0,20, 0,27 ve 0.33, anılan sıraya göre. Vegard'ın hukuk ile ilgili anlaşma bu değerler arasındadır ve bu başvurular içinde 7 ve 16. Kafes parametreleri Cohen'in yöntemi22kullanılarak belirlenmiştir. Yatırılan filmleri çoğu tek kristalli ve (001) odaklı MgO substrat Epitaksiyel sadece 002 ve 004 film doruklarına gözlemlediği gibi. Hakkında 002 ve 004 doruklarına gözlenen Laue saçaklar kristal kaliteli bir sonucu ve yatırılan filmlerin pürüzsüz arabirimleri vardır. Salınımlarını süre film kalınlığı tarafından belirlenir ve ~ 80 ESO kalınlığı ortaya koymaktadır nm, bizim nominal kalınlık ile tutarlı.
XPS verileri göstermek her iki ESO tüm kurucu katyonlar toplu örnekleri ve ince filmler vardır bir 2 + ve yüksek tur (uygulanabilir) durumu. Bu spectra hesaplanan besteleri göstermek içinde tüm örneklerini nominal kompozisyon, çoğu için < % 1 hata. Kompozisyonlar CasaXPS uygulanan bir Shirley arka plan çalışması için XPS veri yaklaştırarak elde edilmiştir. EDS kimyasal haritalar da nominal kompozisyon ile katılıyorum ve yatırılan filmleri kimyasal olarak 10-100 uzunluğu ölçekte homojen göstermek <img alt="Equation 17" src="/files/ftp_upload/57746/57746eq17.jpg"> </img>m.
AFM filmler göstermek örnekleri düz bir 5 arasında olan <img alt="Equation 17" src="/files/ftp_upload/57746/57746eq17.jpg"> </img>m x 5 <img alt="Equation 17" src="/files/ftp_upload/57746/57746eq17.jpg"> </img>m tarama aralığı RMS pürüzlülük değerleri 1.1 ile Å, 1.2 Å ve 1.4 Å için XCo = 0,20, 0,27 ve 0,33 filmleri, anılan sıraya göre. Düşük açı 2<img alt="Equation 18" src="/files/ftp_upload/57746/57746eq18.jpg">-<img alt="Equation 19" src="/files/ftp_upload/57746/57746eq19.jpg"> </img> XRD veri bu pürüzlülük sayıları16ile kabul eder. Filmlerin en yüksek tepe pürüzlülük yaklaşık 3,3 Å ilgili kafes sabitler filmlerin daha azdır ve araç gürültüsünden atfedilen her durumda olduğunu. AFM görüntüleri NT-MDT nova yazılımını kullanarak işlendi.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57746/57746fig1.jpg"> Resim 1 : Akışı entropi stabilize oksit (ESO) ince film sentezi için işlemlerin sırasını gösteren grafik. İlk olarak, ESO seramik parçaları toplu olarak sentezlenmiş. Daha sonra örnekleri ile bir yüksek güçlü lazer ablated ve tek kristal ince filmler yatırmak bir substrat adsorbe. Crystallinity, topografya, stoichiometry ve homojenliği x-ışını kırınım (XRD), atomik kuvvet mikroskobu (AFM), x-ışını photoelectron spektroskopisi (XPS) ve enerji dağıtıcı x-ışını spektroskopisi (EDS), sırasıyla kullanarak kanıtlanmıştır. <a href="/files/ftp_upload/57746/57746fig1large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57746/57746fig2.jpg"> Resim 2: (bir) parça ve (b) şematik basarak Die. Re: die, B: dalgıç, C: kısa dalgıç, D: üst ve alt plaka, E: kaldırma piston ve F: kaldırma kılıf parçalarıdır. (c) kalıp presleme için hazır gösteren resim. <a href="/files/ftp_upload/57746/57746fig2large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57746/57746fig3.jpg"> Şekil 3 : Lazer biriktirme (PLD) optik yol ve vakum odası şemaları. (bir) PLD optik yol gösteren resim sistem ve (b) kesit görünümünü vakum odası. Işın, nereye belgili tanımlık substrate adsorbs bir plazma tüy heyecanlandıran hedef üzerine odaklanmıştır. <a href="/files/ftp_upload/57746/57746fig3large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57746/57746fig4.jpg"> Şekil 4 : 2 θ - ω x-ışını kırınım (XRD) spectra hazırlanan ESO örneklerinden. (bir) 2<img alt="Equation 18" src="/files/ftp_upload/57746/57746eq18.jpg">-<img alt="Equation 19" src="/files/ftp_upload/57746/57746eq19.jpg"> </img> XRD spectra hazırlanan ESO gelen toplu örnekleri. Etiketli doruklarına ikincil hiçbir aşama varlığı gösterilen ideal kaya tuzu yapısına karşılık gelir. (b) XRD spectra ESO, MgO yüzeylerde (001) odaklı üzerinde yetiştirilen filmleri ince. Spectra faz saflık ve epitaxy gösteren film 001 doruklarına varlığını ortaya koyuyor. (Gömme) Yüksek çözünürlüklü 2<img alt="Equation 18" src="/files/ftp_upload/57746/57746eq18.jpg">-<img alt="Equation 19" src="/files/ftp_upload/57746/57746eq19.jpg"> </img> XRD 002 filmin tarama ve açıkça gösterilen Laue titreşimler hakkında filmler gösteren film en yüksek substrat tepeler düz ve kristal kalitesi mükemmel. * MgO substrat üzerinden 002 yansıma gösterir. <a href="/files/ftp_upload/57746/57746fig4large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57746/57746fig5.jpg"> Şekil 5 : Kompozisyon ve ince film ESO örnekleri polimerlerin. (bir) Co varyant ve Cu değişken XPS ESO hedefleri ve ince filmler, tüm örnekleri nominal kompozisyon olduğunu gösterecek. (b) enerji dağıtıcı x-ışını spektroskopisi (EDS) kompozisyon haritalar, gösterilen filmleri kimyasal olarak homojen vardır. Ölçek çubukları 30 µm. = <a href="/files/ftp_upload/57746/57746fig5large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57746/57746fig6.jpg"> Şekil 6 : İletişim AFM görüntüleri yatırılan Co Variant (üst) ve Cu varyant (alt) filmleri, tüm filmleri alt birim hücre kök ortalama kare (RMS) pürüzlülük var gösterilen. Yukarıdan aşağıya doğru sol sağ üstten periyodik desen ölçüm bir eserdir. <a href="/files/ftp_upload/57746/57746fig6large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Table 1" src="/files/ftp_upload/57746/57746tbl1.jpg"> Tablo 1: Co değişken ESO bileşenlerinin kitlelerin.
<img alt="Table 2" src="/files/ftp_upload/57746/57746tbl2.jpg"> Tablo 2: Kitleler Cu versiyonu ESO bileşenlerinin.
<img alt="Table 3" src="/files/ftp_upload/57746/57746tbl3.jpg"> Tablo 3: XPS Co varyant ESO hedefleri ve ince filmler belirledi.
<img alt="Table 4" src="/files/ftp_upload/57746/57746tbl4.jpg"> Tablo 4: XPS Cu varyant ESO hedefleri ve ince filmler belirledi.

Watch this Scientific Journal Video about Bulk and Thin Film Synthesis of Compositionally Variant Entropy-stabilized Oxides at JoVE.com

Bulk and Thin Film Synthesis of Compositionally Variant Entropy-stabilized Oxides

Yüksek kaliteli toplu ve ince film (Mg0.25(1-x)CoxNi0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x)) sentezi O ve (Mg0.25(1-x)Co0.25(1-x)Ni0.25(1-x)CuxZn0.25(1-x )) O entropi stabilize oksitler sunulur.

Toplu ve bileşimsel varyant entropi stabilize oksit ince Film sentezi

Here, we present a procedure for the synthesis of bulk and thin film multicomponent (Mg0.25(1-x)CoxNi0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x))O (Co variant) and ...

bulk-thin-film-synthesis-compositionally-variant-entropy-stabilized

Nanyang Technological University

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Physics

Engineering

Unit 1

The Second Law of Thermodynamics

SCIENTISTS IN ACTION

9.4K Görüntüleme.  University of Michigan. Yüksek kaliteli toplu ve ince film (Mg0.25(1-x)CoxNi0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x)) sentezi O ve (Mg0.25(1-x)Co0.25(1-x)Ni0.25(1-x)CuxZn0.25(1-x )) O entropi stabilize oksitler sunulur.

Video: Bulk and Thin Film Synthesis of Compositionally Variant Entropy-stabilized Oxides

Polycrystalline Silicon Thin-film Solar cells with Plasmonic-enhanced Light-trapping

One of major approaches to cheaper solar cells is reducing the amount of semiconductor material used for their fabrication and making cells thinner. To compensate for lower light absorption such physically thin devices have to incorporate light-trapping which increases their optical thickness. Light scattering by textured surfaces is a common technique but it cannot be universally applied to all solar cell technologies. Some cells, for example those made of evaporated silicon, are planar as produced and they require an alternative light-trapping means suitable for planar devices. Metal nanoparticles formed on planar silicon cell surface and capable of light scattering due to surface plasmon resonance is an effective approach.
The paper presents a fabrication procedure of evaporated polycrystalline silicon solar cells with plasmonic light-trapping and demonstrates how the cell quantum efficiency improves due to presence of metal nanoparticles.
To fabricate the cells a film consisting of alternative boron and phosphorous doped silicon layers is deposited on glass substrate by electron beam evaporation. An Initially amorphous film is crystallised and electronic defects are mitigated by annealing and hydrogen passivation. Metal grid contacts are applied to the layers of opposite polarity to extract electricity generated by the cell. Typically, such a ~2 &mu;m thick cell has a short-circuit current density (Jsc) of 14-16 mA/cm2, which can be increased up to 17-18 mA/cm2 (~25% higher) after application of a simple diffuse back reflector made of a white paint.
To implement plasmonic light-trapping a silver nanoparticle array is formed on the metallised cell silicon surface. A precursor silver film is deposited on the cell by thermal evaporation and annealed at 23&deg;C to form silver nanoparticles. Nanoparticle size and coverage, which affect plasmonic light-scattering, can be tuned for enhanced cell performance by varying the precursor film thickness and its annealing conditions. An optimised nanoparticle array alone results in cell Jsc enhancement of about 28%, similar to the effect of the diffuse reflector. The photocurrent can be further increased by coating the nanoparticles by a low refractive index dielectric, like MgF2, and applying the diffused reflector. The complete plasmonic cell structure comprises the polycrystalline silicon film, a silver nanoparticle array, a layer of MgF2, and a diffuse reflector. The Jsc for such cell is 21-23 mA/cm2, up to 45% higher than Jsc of the original cell without light-trapping or ~25% higher than Jsc for the cell with the diffuse reflector only.
Introduction
Light-trapping in silicon solar cells is commonly achieved via light scattering at textured interfaces. Scattered light travels through a cell at oblique angles for a longer distance and when such angles exceed the critical angle at the cell interfaces the light is permanently trapped in the cell by total internal reflection (Animation 1: Light-trapping). Although this scheme works well for most solar cells, there are developing technologies where ultra-thin Si layers are produced planar (e.g. layer-transfer technologies and epitaxial c-Si layers) 1 and or when such layers are not compatible with textures substrates (e.g. evaporated silicon) 2. For such originally planar Si layer alternative light trapping approaches, such as diffuse white paint reflector 3, silicon plasma texturing 4 or high refractive index nanoparticle reflector 5 have been suggested.
Metal nanoparticles can effectively scatter incident light into a higher refractive index material, like silicon, due to the surface plasmon resonance effect 6. They also can be easily formed on the planar silicon cell surface thus offering a light-trapping approach alternative to texturing. For a nanoparticle located at the air-silicon interface the scattered light fraction coupled into silicon exceeds 95% and a large faction of that light is scattered at angles above critical providing nearly ideal light-trapping condition (Animation 2: Plasmons on NP). The resonance can be tuned to the wavelength region, which is most important for a particular cell material and design, by varying the nanoparticle average size, surface coverage and local dielectric environment 6,7. Theoretical design principles of plasmonic nanoparticle solar cells have been suggested 8. In practice, Ag nanoparticle array is an ideal light-trapping partner for poly-Si thin-film solar cells because most of these design principle are naturally met. The simplest way of forming nanoparticles by thermal annealing of a thin precursor Ag film results in a random array with a relatively wide size and shape distribution, which is particularly suitable for light-trapping because such an array has a wide resonance peak, covering the wavelength range of 700-900 nm, important for poly-Si solar cell performance. The nanoparticle array can only be located on the rear poly-Si cell surface thus avoiding destructive interference between incident and scattered light which occurs for front-located nanoparticles 9. Moreover, poly-Si thin-film cells do not requires a passivating layer and the flat base-shaped nanoparticles (that naturally result from thermal annealing of a metal film) can be directly placed on silicon further increases plasmonic scattering efficiency due to surface plasmon-polariton resonance 10.
The cell with the plasmonic nanoparticle array as described above can have a photocurrent about 28% higher than the original cell. However, the array still transmits a significant amount of light which escapes through the rear of the cell and does not contribute into the current. This loss can be mitigated by adding a rear reflector to allow catching transmitted light and re-directing it back to the cell. Providing sufficient distance between the reflector and the nanoparticles (a few hundred nanometers) the reflected light will then experience one more plasmonic scattering event while passing through the nanoparticle array on re-entering the cell and the reflector itself can be made diffuse - both effects further facilitating light scattering and hence light-trapping. Importantly, the Ag nanoparticles have to be encapsulated with an inert and low refractive index dielectric, like MgF2 or SiO2, from the rear reflector to avoid mechanical and chemical damage 7. Low refractive index for this cladding layer is required to maintain a high coupling fraction into silicon and larger scattering angles, which are ensured by the high optical contrast between the media on both sides of the nanoparticle, silicon and dielectric 6. The photocurrent of the plasmonic cell with the diffuse rear reflector can be up to 45% higher than the current of the original cell or up to 25% higher than the current of an equivalent cell with the diffuse reflector only.

Polycrystalline silicon thin-film solar cells on glass are fabricated by deposition of boron and phosphorous doped silicon layers followed by crystallisation, defect passivation and metallisation. Plasmonic light-trapping is introduced by forming Ag nanoparticles on the silicon cell surface capped with a diffused reflector resulting in ~45% photocurrent enhancement.

Plasmonic geliştirilmiş Işık-tutucu ile Polycrystalline Silikon İnce-film Solar hücreler

One of major approaches to cheaper solar cells is reducing the amount of semiconductor material used for their fabrication and making cells thinner. To ...

Mühendislik

Nanomoulding of Functional Materials, a Versatile Complementary Pattern Replication Method to Nanoimprinting

We describe a nanomoulding technique which allows low-cost nanoscale patterning of functional materials, materials stacks and full devices. Nanomoulding combined with layer transfer enables the replication of arbitrary surface patterns from a master structure onto the functional material. Nanomoulding can be performed on any nanoimprinting setup and can be applied to a wide range of materials and deposition processes. In particular we demonstrate the fabrication of patterned transparent zinc oxide electrodes for light trapping applications in solar cells.

We describe a nanomoulding technique which allows low-cost nanoscale patterning of functional materials, materials stacks and full devices. Nanomoulding can be performed on any nanoimprinting setup and can be applied to a wide range of materials and deposition processes.

Fonksiyonel Malzemelerin Nanomoulding, Nanoimprinting bir yönlü Tamamlayıcı Desen Çoğaltma Yöntemi

We describe a nanomoulding technique which  allows low-cost nanoscale patterning of functional materials, materials stacks  and full devices. Nanomoulding ...

Fabrication of Nano-engineered Transparent Conducting Oxides by Pulsed Laser Deposition

Nanosecond Pulsed Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas allows the deposition of metal oxides with tunable morphology, structure, density and stoichiometry by a proper control of the plasma plume expansion dynamics. Such versatility can be exploited to produce nanostructured films from compact and dense to nanoporous characterized by a hierarchical assembly of nano-sized clusters. In particular we describe the detailed methodology to fabricate two types of Al-doped ZnO (AZO) films as transparent electrodes in photovoltaic devices: 1) at low O2 pressure, compact films with electrical conductivity and optical transparency close to the state of the art transparent conducting oxides (TCO) can be deposited at room temperature, to be compatible with thermally sensitive materials such as polymers used in organic photovoltaics (OPVs); 2) highly light scattering hierarchical structures resembling a forest of nano-trees are produced at higher pressures. Such structures show high Haze factor (&gt;80%) and may be exploited to enhance the light trapping capability. The method here described for AZO films can be applied to other metal oxides relevant for technological applications such as TiO2, Al2O3, WO3 and Ag4O4.

We describe the experimental method to deposit nanostructured oxide thin films by nanosecond Pulsed Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas. By using this method Al-doped ZnO (AZO) films, from compact to hierarchically structured as nano-tree forests, can be deposited.

Fabrikasyon Pulsed Lazer Biriktirme tarafından Transparent letken Oksitler Nano-mühendislik

Nanosecond Pulsed  Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas allows the deposition  of metal oxides with tunable morphology, structure, ...

Fabrication of Spatially Confined Complex Oxides

Complex materials such as high Tc superconductors, multiferroics, and colossal magnetoresistors have electronic and magnetic properties that arise from the inherent strong electron correlations that reside within them. These materials can also possess electronic phase separation in which regions of vastly different resistive and magnetic behavior can coexist within a single crystal alloy material. By reducing the scale of these materials to length scales at and below the inherent size of the electronic domains, novel behaviors can be exposed. Because of this and the fact that spin-charge-lattice-orbital order parameters each involve correlation lengths, spatially reducing these materials for transport measurements is a critical step in understanding the fundamental physics that drives complex behaviors. These materials also offer great potential to become the next generation of electronic devices 1-3. Thus, the fabrication of low dimensional nano- or micro-structures is extremely important to achieve new functionality. This involves multiple controllable processes from high quality thin film growth to accurate electronic property characterization. Here, we present fabrication protocols of high quality microstructures for complex oxide manganite devices. Detailed descriptions and required equipment of thin film growth, photo-lithography, and wire-bonding are presented.

We describe the use of pulsed laser deposition (PLD), photolithography and wire-bonding techniques to create micrometer scale complex oxides devices. The PLD is utilized to grow epitaxial thin films. Photolithography and wire-bonding techniques are introduced to create practical devices for measurement purposes.

Mekansal Kapalı Karmaşık Oksitler Fabrikasyon

Complex materials such as high Tc superconductors, multiferroics, and colossal magnetoresistors have electronic and magnetic properties that arise from ...

Synthesis and Characterization of High c-axis ZnO Thin Film by Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition System and its UV Photodetector Application

In this study, zinc oxide (ZnO) thin films with high c-axis (0002) preferential orientation have been successfully and effectively synthesized onto silicon (Si) substrates via different synthesized temperatures by using plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) system. The effects of different synthesized temperatures on the crystal structure, surface morphologies and optical properties have been investigated. The X-ray diffraction (XRD) patterns indicated that the intensity of (0002) diffraction peak became stronger with increasing synthesized temperature until 400 oC. The diffraction intensity of (0002) peak gradually became weaker accompanying with appearance of (10-10) diffraction peak as the synthesized temperature up to excess of 400 oC. The RT photoluminescence (PL) spectra exhibited a strong near-band-edge (NBE) emission observed at around 375 nm and a negligible deep-level (DL) emission located at around 575 nm under high c-axis ZnO thin films. Field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) images revealed the homogeneous surface and with small grain size distribution. The ZnO thin films have also been synthesized onto glass substrates under the same parameters for measuring the transmittance.
For the purpose of ultraviolet (UV) photodetector application, the interdigitated platinum (Pt) thin film (thickness ~100 nm) fabricated via conventional optical lithography process and radio frequency (RF) magnetron sputtering. In order to reach Ohmic contact, the device was annealed in argon circumstances at 450 oC by rapid thermal annealing (RTA) system for 10 min. After the systematic measurements, the current-voltage (I-V) curve of photo and dark current and time-dependent photocurrent response results exhibited a good responsivity and reliability, indicating that the high c-axis ZnO thin film is a suitable sensing layer for UV photodetector application.

We offered a method to directly synthesize high c-axis (0002) ZnO thin film by plasma enhanced chemical vapor deposition. The as-synthesized ZnO thin film combined with Pt interdigitated electrode was used as sensing layer for ultraviolet photodetector, showing a high performance through a combination of its good responsivity and reliability.

Sentezi ve Plazma ile yüksek c-ekseni ZnO İnce Film Karakterizasyonu CVD Sistemi ve UV Fotodetektör Uygulaması Enhanced

In this study, zinc oxide (ZnO) thin films with high c-axis (0002) preferential orientation have been successfully and effectively synthesized onto ...

Iridium Oxide-reduced Graphene Oxide Nanohybrid Thin Film Modified Screen-printed Electrodes as Disposable Electrochemical Paper Microfluidic pH Sensors

A facile, controllable, inexpensive and green electrochemical synthesis of IrO2-graphene nanohybrid thin films is developed to fabricate an easy-to-use integrated paper microfluidic electrochemical pH sensor for resource-limited settings. Taking advantages from both pH meters and strips, the pH sensing platform is composed of hydrophobic barrier-patterned paper micropad (&#181;PAD) using polydimethylsiloxane (PDMS), screen-printed electrode (SPE) modified with IrO2-graphene films and molded acrylonitrile butadiene styrene (ABS) plastic holder. Repetitive cathodic potential cycling was employed for graphene oxide (GO) reduction which can completely remove electrochemically unstable oxygenated groups and generate a 2D defect-free homogeneous graphene thin film with excellent stability and electronic properties. A uniform and smooth IrO2 film in nanoscale grain size is anodically electrodeposited onto the graphene film, without any observable cracks. The resulting IrO2-RGO electrode showed slightly super-Nernstian responses from pH 2-12 in Britton-Robinson (B-R) buffers with good linearity, small hysteresis, low response time and reproducibility in different buffers, as well as low sensitivities to different interfering ionic species and dissolved oxygen. A simple portable digital pH meter is fabricated, whose signal is measured with a multimeter, using high input-impedance operational amplifier and consumer batteries. The pH values measured with the portable electrochemical paper-microfluidic pH sensors were consistent with those measured using a commercial laboratory pH meter with a glass electrode.

The study demonstrates the growth of iridium oxide-reduced graphene oxide (IrO2-RGO) nanohybrid thin films on irregular and rough screen-printed carbon substrate through a green electrochemical synthesis, and their implementation as a pH sensor with a patterned paper-fluidic platform.

Tek Elektrokimyasal Kağıt mikroakışkan pH Sensörler olarak iridyum Oksit azaltılmış Grafen Oksit nanohibrit İnce Film Modifiye Ekran baskılı Elektrotlar

A facile, controllable, inexpensive and green electrochemical synthesis of IrO2-graphene nanohybrid thin films is developed to fabricate an easy-to-use ...

Printing Fabrication of Bulk Heterojunction Solar Cells and In Situ Morphology Characterization

Polymer-based materials hold promise as low-cost, flexible efficient photovoltaic devices. Most laboratory efforts to achieve high performance devices have used devices prepared by spin coating, a process that is not amenable to large-scale fabrication. This mismatch in device fabrication makes it difficult to translate quantitative results obtained in the laboratory to the commercial level, making optimization difficult. Using a mini-slot die coater, this mismatch can be resolved by translating the commercial process to the laboratory and characterizing the structure formation in the active layer of the device in real time and in situ as films are coated onto a substrate. The evolution of the morphology was characterized under different conditions, allowing us to propose a mechanism by which the structures form and grow. This mini-slot die coater offers a simple, convenient, material efficient route by which the morphology in the active layer can be optimized under industrially relevant conditions. The goal of this protocol is to show experimental details of how a solar cell device is fabricated using a mini-slot die coater and technical details of running in situ structure characterization using the mini-slot die coater.

Printing Fabrication of Bulk Heterojunction Solar Cells and In Situ Morphology Characterization

Here, we present a protocol to fabricate organic thin film solar cells using a mini-slot die coater and related in-line structure characterizations using synchrotron scattering techniques.

Toplu Heterojonksiyonlar Solar Hücre Baskı İmalatı ve<em&gt; In Situ</em&gt; Morfoloji Karakterizasyonu

Polymer-based materials hold promise as low-cost, flexible efficient photovoltaic devices. Most laboratory efforts to achieve high performance devices ...

Recombination Dynamics in Thin-film Photovoltaic Materials via Time-resolved Microwave Conductivity

A method for investigating recombination dynamics of photo-induced charge carriers in thin film semiconductors, specifically in photovoltaic materials such as organo-lead halide perovskites is presented. The perovskite film thickness and absorption coefficient are initially characterized by profilometry and UV-VIS absorption spectroscopy. Calibration of both laser power and cavity sensitivity is described in detail. A protocol for performing Flash-photolysis Time Resolved Microwave Conductivity (TRMC) experiments, a non-contact method of determining the conductivity of a material, is presented. A process for identifying the real and imaginary components of the complex conductivity by performing TRMC as a function of microwave frequency is given. Charge carrier dynamics are determined under different excitation regimes (including both power and wavelength). Techniques for distinguishing between direct and trap-mediated decay processes are presented and discussed. Results are modelled and interpreted with reference to a general kinetic model of photoinduced charge carriers in a semiconductor. The techniques described are applicable to a wide range of optoelectronic materials, including organic and inorganic photovoltaic materials, nanoparticles, and conducting/semiconducting thin films.

A Time Resolved Microwave Conductivity technique for investigating direct and trap-mediated recombination dynamics and determining carrier mobilities of thin film semiconductors is presented here.

Zaman çözülmesi Mikrodalga İletkenlik aracılığıyla İnce film Fotovoltaik Malzemeler rekombinasyon Dinamikleri

A method for investigating recombination dynamics of photo-induced charge carriers in thin film semiconductors, specifically in photovoltaic materials ...

In Situ Monitoring of the Accelerated Performance Degradation of Solar Cells and Modules: A Case Study for Cu(In,Ga)Se2 Solar Cells

The levelized cost of electricity (LCOE) of photovoltaic (PV) systems is determined by, among other factors, the PV module reliability. Better prediction of degradation mechanisms and prevention of module field failure can consequently decrease investment risks as well as increase the electricity yield. An improved knowledge level can for these reasons significantly decrease the total costs of PV electricity. 
In order to better understand and minimize the degradation of PV modules, the occurring degradation mechanisms and conditions should be identified. This should preferably happen under combined stresses, since modules in the field are also simultaneously exposed to multiple stress factors. Therefore, two 'Combined Stress test with in situ measurement' setups have been designed and constructed. These setups allow the simultaneous use of humidity, temperature, illumination, and electrical biases as independently controlled stress factors on solar cells and minimodules. The setups also allow real-time monitoring of the electrical properties of these samples. This protocol presents these setups and describes the experimental possibilities. Moreover, results obtained with these setups are also presented: various examples about the influence of both deposition and degradation conditions on the stability of thin film Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) as well as Cu2ZnSnSe4 (CZTS) solar cells are described. Results on the temperature dependency of CIGS solar cells are also presented.

In Situ Monitoring of the Accelerated Performance Degradation of Solar Cells and Modules: A Case Study for CuIn,GaSe2 Solar Cells

Two &#39;Combined Stress test with in situ measurement&#39; setups, which allow real-time monitoring of accelerated degradation of solar cells and modules, were designed and constructed. These setups allow the simultaneous use of humidity, temperature, electrical biases, and illumination as independently controlled stress factors. The setups and various experiments executed are presented.

Situ Güneş hücreleri ve modüllerin hızlandırılmış performans düşüşü izleme: Cu (In, Ga) Se2 güneş hücreleri için bir örnek çalışma

The levelized cost of electricity (LCOE) of photovoltaic (PV) systems is determined by, among other factors, the PV module reliability. Better prediction ...

Simultaneous Multi-surface Anodizations and Stair-like Reverse Biases Detachment of Anodic Aluminum Oxides in Sulfuric and Oxalic Acid Electrolyte

After reporting on the two-step anodization, nanoporous anodic aluminum oxides (AAOs) have been widely utilized in the versatile fields of fundamental sciences and industrial applications owing to their periodic arrangement of nanopores with relatively high aspect ratio. However, the techniques reported so far, which could be only valid for mono-surface anodization, show critical disadvantages, i.e., time-consuming as well as complicated procedures, requiring toxic chemicals, and wasting valuable natural resources. In this paper, we demonstrate a facile, efficient, and environmentally clean method to fabricate nanoporous AAOs in sulfuric and oxalic acid electrolytes, which can overcome the limitations that result from conventional AAO fabricating methods. First, plural AAOs are produced at one time through simultaneous multi-surfaces anodization (SMSA), indicating mass-producibility of the AAOs with comparable qualities. Second, those AAOs can be separated from the aluminum (Al) substrate by applying stair-like reverse biases (SRBs) in the same electrolyte used for the SMSAs, implying simplicity and green technological characteristics. Finally, a unit sequence consisting of the SMSAs sequentially combined with SRBs-based detachment can be applied repeatedly to the same Al substrate, which reinforces the advantages of this strategy and also guarantees the efficient usage of natural resources.

A protocol for fabricating nanoporous anodic aluminum oxides via simultaneous multi-surfaces anodization followed by stair-like reverse biases detachments is presented. It can be applied repeatedly to the same aluminum substrate, exhibiting a facile, high-yield, and environmentally clean strategy.

Eşzamanlı çoklu yüzey Anodizations ve merdiven gibi ters önyargıları dekolmanı anodik alüminyum oksit içinde sülfürik ve oksalik asit elektrolit

After reporting on the two-step anodization, nanoporous anodic aluminum oxides (AAOs) have been widely utilized in the versatile fields of fundamental ...