、納米顆粒膜制備

日前，由英國著名的薄膜沉積設備制造商Moorfield Nanotechnology公司生產的套納米顆粒與磁控濺射綜合系統在奧地的萊奧本礦業大學Christian Mitterer教授課題組安裝并交付使用。該設備由MiniLab125型磁控濺射系統與納米顆粒濺射源共同組成，可以同時滿足用戶對普通薄膜和納米顆粒膜制備的需求。

集成了納米顆粒源的MiniLab125磁控濺射系統

傳統薄膜材料的研究注于制備表面平整、質地致密、晶格缺陷少的薄膜，很多時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，不同的應用方向對薄膜的需求是截然不同。在表面催化、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勢。而傳統的磁控濺射在制備純顆粒膜方面對于粒徑尺寸，顆粒均勻性方面無法實現精準控制。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推出了與傳統磁控濺射和真空設備兼容的納米顆粒制備系統。

不同條件制備的顆粒粒徑分布（廠家測試數據）

不同顆粒密度樣品（廠家測試數據）

納米顆粒制備技術點：

?  納米顆粒的大小1 nm-20 nm可調；

?  多可達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合納米粒子的可能性（類似于反應濺射）

?  ·越的納米顆粒層厚度控制，從亞單層到三維納米孔

?  納米顆粒結構——結晶或非晶、形狀可控

納米顆粒膜的應用方向：

?  生命科學和納米醫學： 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、復合材料、傳感器

?  光電研究：光伏研究、光子俘獲、表面增強拉曼

?  催化：燃料電池、光催化、電化學、水/空氣凈化

?  傳感器：生物傳感器、光學傳感器、電學傳感器、電化學傳感器

二、無機無鉛光伏材料

下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。然而，人們正不斷努力尋找具有類似或更好性的替代化合物，想要消除鉛對環境的影響，而迄今為止，這種化合物直難以獲得。因此尋找具有適當帶隙范圍的無鉛材料是很重要的，如果將它們結合起來，就可以用太陽光譜的不同波長進行發電。這將是提高未來太陽能電池效率降低成本的關鍵。

近期，牛津大學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雙鈣鈦礦結構的新型無機無鉛光伏材料。經過計算該材料具有2 eV的帶隙，可用做光伏電池的頂層吸光材料與傳統Si基光伏材料很好的結合，使光電轉換效率達到30%。與有機鈣鈦礦材料相比，無機鈣鈦礦材料具有結構穩定使用壽命更長的勢。而這種新材料的制備存在個問題，由于前驅體組分的不溶性和復雜的結晶過程容易導致非目標性的晶體生長，因此難以通過傳統的水溶液法制備均勻的薄膜。Benjamin Putland博士采用真空蒸發使這些問題得以解決。使用Moorfield Nanotechnology的高質量金屬\有機物熱蒸發系統，通過真空蒸發三種不同的前驅體，研究人員成功沉積制備出了所需要的薄膜。真空蒸發具有較高的控制水平和可擴展性，使得材料的工業化制備成為可能。

所制備的薄膜在150℃退火后，XRD圖。

所制備的薄膜在150℃退火后，表面SEM圖

三、Moorfield 薄膜制備與加工系統簡介

Moorfield Nanotechnology是英國材料科學域高性能儀器研發公司，成立二十多年來注于高質量的薄膜生長與加工技術，擁有雄厚的技術實力，推出的多種高性能設備受到科研與工業域的廣泛好評。高精度薄膜制備與加工系統 – MiniLab旗艦系列和nanoPVD臺式系列是英國Moorfield Nanotechnology公司經過多年技術積累與改進的結晶。產品的定位是配置靈活、模塊化設計的PVD系統，可用于高質量的科學研究和中試生產。

設備的功能和點：

?  蒸發設備：熱蒸發（金屬）、低溫熱蒸發(有機物)、電子束蒸發

?  磁控濺射：直流&射頻濺射、共濺射、反應濺射

?  兼容性：可與手套箱集成、滿足殊樣品制備

?  其他功能設備：二維材料精準軟刻蝕、樣品熱處理

?  設備的控制：觸屏編程式全自動控制

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