طراحی و ساخت الکترود نانوساختار SnO2/Ag/MoO3 به منظور استفاده در وسایل اپتوالکترونیک

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه فیزیک،دانشکده علوم، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد مرکز پژوهشی فوتونیک، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد

چکیده

در این مقاله، سیستم چند لایه ‌ای  نانوساختار رسانای شفاف(SAM)SnO2/Ag/MoO3  طراحی و شبیه‌ سازی شده و ضخامت بهینه هر یک از لایه ‌ها به گونه‌ ای محاسبه شد که بطور همزمان تراگسیل اپتیکی بالا و مقاومت الکتریکی پایین داشته باشیم. پوشش ‌های نانوساختار SAM با استفاده از روش لایه‌ نشانی تبخیر حرارتی بر روی بستره‌ های شیشه‌ ای انباشت شدند و سپس در هوا در دمای 150 درجه سلسیوس به مدت 1 ساعت بازپخت شدند. برخی خواص الکتریکی، اپتیکی و ساختاری این سیستم چند لایه ‌ای از قبیل مقاومت الکتریکی سطحی، تراگسیل اپتیکی، بازتاب و ناهمواری‌ های سطحی اندازه‌ گیری شدند. سیستم چندلایه‌ ای SAM دارای مقاومت الکتریکی سطحی پایین (□/Ω) 5/12 و تراگسیل در ناحیه مرئی %90 هستند. با استفاده از تحلیل خطوط پراش پرتوهای X، اندازه نانوبلورک‌ های SnO2 و Ag به ترتیب (1) 27 و (5) 19 نانومتر تخمین زده شد. مقاومت الکتریکی پایین و تراگسیل بالا استفاده از این لایه‌ ها را به عنوان الکترود رسانای شفاف در کاربردهای اپتوالکترونیک مقدور می ‌سازد. نتایج نشان می‌ دهد که سلول‌ های فتوولتاییک ساخته شده بر روی سیستم چند لایه ‌ای SAM بازده تبدیل توان بالاتری نسبت به سلول‌ های ساخته شده بر روی لایه‌ های تجاری مرسوم ITO از خود نشان می ‌دهند. 

کلیدواژه‌ها


1. A. Subrahmanyam, A. Karuppasamy, Optical and electrochromic properties of oxygen sputtered tungsten oxide (WO3) thin films, Solar Energy Materials and Solar Cells, 91(2007)266-274.

2. Y. S. Choi, J. U. Yun, S. E. Park, Flat panel display glass: Current status and future, Journal of Non-Crystalline Solids, 431(2016) 2-7.

3. H. R. Fallah, M. Ghasemi Varnamkhasti, M.J. Vahid, Substrate temperature effect on transparent heat reflecting nanocrystalline ITO films prepared by electron beam evaporation, Renewable Energy, 35(2010)1527-1530.

4. K. Muthu Karuppasamy, A. Subrahmanyam, The electrochromic and photocatalytic properties of electron beam evaporated vanadium-doped tungsten oxide thin films, Solar Energy Materials and Solar Cells, 92(2008)1322-1326.

5. S. Das, V. Jayaraman, SnO2: A comprehensive review on structures and gas sensors, Progress in Materials Science, 66(2014)112-255.

6. E. Nam, Y. H. Kang, D. Jung, Y. S. Kim, Anode material properties of Ga-doped ZnO thin films by pulsed DC magnetron sputtering method for organic light emitting diodes, Thin Solid Films, 518(2010)6245–6248.

7. F. C. Krebs, M. Jorgensen, Polymer and organic solar cells viewed as thin film technologies: What it will take for them to become a success outside academia, Solar Energy Materials and Solar Cells, 119(2013)73-76.

8. G. F. Wang, X. M. Tao, and R. X. Wang, Flexible organic light-emitting diodes with a

 polymeric nanocomposite anode, Nanotechnology,19(2008)145201/1-145201/5.

9. S. M. B. Ghorashi, A. Behjat, M. Neghabi, G. Mirjalili, Effects of air annealing on the optical, electrical, and structural properties of nanostructured ZnS/Au/ZnS films, Applied Surface Science, 257(2010)1602–1606.

10. M. Neghabi, A. Behjat, S. M. B. Ghorashi, S. M. A. Salehi, The effect of annealing on structural, electrical and optical properties of nanostructured ZnS/Ag/ZnS films, Thin Solid Films, 519(2011)5662-5666.

11. M. Ghasemi Varnamkhasti, H. R. Fallah, M. Mostajaboddavati, A. Hassanzadeh, Influence of Ag thickness on electrical, optical and structural properties of nanocrystalline MoO3/Ag/ITO multilayer for optoelectronic applications, Vacuum 86(2012)1318-1322.

12. M. Ghasemi Varnamkhasti, E. Shahriari, Design and fabrication of nanometric TiO2/Ag/TiO2/Ag/TiO2 transparent conductive electrode for inverted organic photovoltaic cells application, Superlattice and Microstructure 69(2014)231-238.

13. Y. Kanai, T. Matsushima, H. Murata, Improvement of stability for organic solar cells by using molybdenum trioxide buffer layer, Thin Solid Films, 518(2009) 537–540.

14. P. Zhao, W. Su, R. Wang, X. Xu, F. Zhang, Properties of thin silver films with different thickness, Physica E, 41(2009) 387-390.

15. X. Liu, X. Cai, J. Qiao, J. Mao, N. Jiang, The design of ZnS/Ag/ZnS transparent conductive multilayer films, Thin Solid Films, 441(2003) 200-206.

16. G. Haacke, New figure of merit for transparent conductors, Journal of Applied Physics, 47(1978) 4086-4089.

17. S. M. A. Durrani, E. E. Khawaja, A. M. Al-Shukri, M. F. Al-kuhaili, Dielectric/Ag/dielectric coated energy-efficient glass windows for warm climates, Energy Buildings, 36(2004) 891-898.

18. J. H. Park, K. J. Ahn, K. I. park, S. I. Na, H. K. Kim, An Al-doped ZnO electrode grown by highly efficient cylindrical rotating magnetron sputtering for low cost organic photovoltaics, Journal of Applied Physics D, 43(2010)115101/1-115101/6.

19. J. A. Jeong, H. K. Kim, M. S. Yi, Effect of Ag interlayer on the optical and passivation properties of flexible and transparent Al2O3/Ag/Al2O3 multilayer. Applied Physics Letters, 93(2008)03330/1-03330/3.

20. S. Yu, W. Zhang, L. Li, D. Xu, H. Dong, Y. Jin, Optimization of SnO2/Ag/SnO2 tri-layer films as transparent composite electrode with high figure of merit, Thin Solid Films 552(2014)150–154.

21. S. H. Yu, C. H. Jia, H. W. Zheng, L. H. Ding, W. F. Zhang, High quality transparent conductive SnO2/Ag/SnO2 tri-layer films deposited at room temperature by magnetron sputtering, Materials Letters, 85(2012)68–70.

22. S.H. Mohamed, Effects of Ag layer and ZnO top layer thicknesses on the physical properties of ZnO/Ag/Zno multilayer system, Journal of Physics and Chemistry of Solids, 69(2008)2378– 2384.

23. R. A Young, D. B, Wiles, Profile Shape Functions in Rietveld Refinements, Journal of Applied Crystallography, 15(1982) 430-438.

24. M. Ghasemi Varnamkhasti, H. R. Fallah, M. Mostajaboddavati, R. Ghasemi, A. Hassanzadeh, Comparison of metal oxides as anode buffer layer for small molecule organic photovoltaic cells, Solar Energy Materials and Solar Cells, 98(2012)379–384.

25. A. Luque, S. Hegedus, Handbook of Photovoltaics Science and Engineering, John Wiley & Sons Ltd., New York, (2003).