研究目的
研究CH3NH3PbI3-xClx钙钛矿在原子层沉积（ALD）Al2O3生长过程中发生的化学改性，重点关注钙钛矿与Al2O3层之间的界面。
研究成果
研究表明，ALD氧化铝在钙钛矿表面生长时仅伴随极少的体相分解，但存在显著的CH3NH2表面脱附现象，且无机骨架未发生氧化。三甲基铝（TMA）比水更具破坏性。研究提出一种生长机制：TMA与钙钛矿表面相互作用导致副产物释放，最终形成Al2O3。相比硅基底，ALD在钙钛矿上的初始生长速率较慢，表明其经历岛状成核阶段后才实现共形生长。这些发现有助于优化钙钛矿太阳能电池的ALD工艺。
研究不足
该研究仅限于在80°C下使用TMA和H2O对CH3NH3PbI3-xClx钙钛矿进行ALD Al2O3沉积；未探索其他前驱体、温度或钙钛矿组分。生长机制假说需进一步验证，且钙钛矿上的岛状生长行为尚未完全阐明。
1：实验设计与方法选择：
本研究结合原子层沉积（ALD）氧化铝（Al2O3）薄膜生长过程中的原位红外（IR）光谱技术与非原位X射线光电子能谱（XPS）分析，考察钙钛矿/Al2O3界面的化学变化。选用ALD技术因其具有沉积超薄层的精确性优势。
2：样品选择与数据来源：
在双面抛光硅片上采用醋酸铅、氯化铅和甲基碘化铵的前驱体溶液（溶于二甲基甲酰胺），通过旋涂和退火工艺制备CH3NH3PbI3-xClx钙钛矿薄膜。
3：实验设备与材料清单：
设备包括自制ALD反应腔室、配备MCT探测器的布鲁克Vector 22傅里叶变换红外光谱仪、赛默飞世尔K-Alpha XPS系统、帕纳科X'Pert Pro MRD X射线衍射仪、搭载EDX的日本电子ARM 200透射电镜以及J.A.伍拉姆M2000紫外椭偏仪。材料包含三甲基铝（TMA）、水（H2O）、硅片及钙钛矿前驱体。
4：实验流程与操作步骤：
制备并表征钙钛矿薄膜后，在80℃下通过TMA和水循环沉积ALD Al2O3薄膜。同步进行原位红外测量，沉积后开展非原位XPS、XRD及TEM分析。
5：数据分析方法：
根据透射光谱计算红外吸光度。采用赛默飞Avantage软件对XPS数据进行分峰拟合分析。通过XPS衰减曲线和椭偏仪计算薄膜厚度。透射电镜与EDX提供截面形貌及元素分布数据。
独家科研数据包，助您复现前沿成果，加速创新突破
获取完整内容-
FTIR Spectrometer
Vector 22
Bruker
Used for in situ infrared spectroscopy measurements during ALD to monitor chemical changes.
-
XPS System
K-Alpha
Thermo Scientific
Used for ex situ X-ray photoelectron spectroscopy to analyze surface chemistry and element composition.
-
XRD
X'Pert Pro MRD
PANalytical
Used for X-ray diffraction analysis to study crystal structure and detect decomposition.
-
TEM
ARM 200
JEOL
Used for transmission electron microscopy to obtain cross-sectional images and elemental mapping.
-
Ellipsometer
M2000 UV
J.A. Woollam
Used for spectroscopic ellipsometry to measure film thickness.
-
MCT Detector
D316
Bruker
Used with FTIR spectrometer for detecting infrared light transmission.
-
ALD Reactor
Home-built
Used for atomic layer deposition of Al2O3 films.
-
登录查看剩余5件设备及参数对照表
查看全部
