Исследование и разработка технологий создания фотоэлектродов на основе наноструктурированного оксида титана

• Автор: Дронов, Алексей Алексеевич
• Шифр специальности: 05.27.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 137 с. : ил.

Введение

1 Аналитический обзор

1.1 Современное представление о технологиях получения фотоэлекгродов

на основе наноструктурированных слоев оксида титана для фотовольтаики.

1.2 Выводы и постановка задач.

2 Методики проведения экспериментов и

исследований

2.1 Мегодика предварительной подготовки титановых подложек перед

процессом элекгрохимического окисления

2.2 Методика предварительной очистки и подготовки стеклянных и

кремниевых подложек.

2.3 Методика термической обработки слоев оксида титана для
формирования кристаллографической структуры анатаз
2.4 Методика непрерывного контроля параметров электрохимического
процесса
2.5 Методика изготовления слоев различных соединений на различных
подложках методом вытягивания из раствора.
2.6 Методики исследования морфологии, состава, структуры и свойств
наноструктурированных слоев ТЮ2.
2.7 Исследование элементного состава пленок и кристаллографических модификаций оксида титана методом рентгеновской дифрактометрии.
2.8 Основы концепции ЕТАсе
2.9 Технологический маршрут изготовления ЕТАсе
2. Методика проведения измерения параметров фотоэлектрических
преобразователей энергии
3. Исследование и разработка метода формирования слоев оксида
титана способом вытягивания из
раствора
3.1 Механизм образования слоев оксида титана методом равномерного
вытягивания подложки из раствора
3.2 Исследование зависимостей параметров слоев Т от условий
осаждения .
3.3 Формирование и исследование свойств композитов ТЮ2 УНТ
3.4 Исследование влияния термообработки слоев оксида титана на
электрофизические свойства и кристаллографическую фазу оксида титана
3.5 Выводы по главе 3
4 Исследование и разработка метода формирования слоев анодного
оксида титана с заданными свойствами
4.1 Исследование зависимости напряжения и геометрических параметров анодного оксида титана в гальваностатическом режиме формирования
от времени.
4.2 Исследование зависимости плотности тока и геомегрических
параметров в потенциостатическом режиме формирования анодного оксида титана от времени
4.3 Разработка метода формирования высокоупорядоченного
нанотрубчатого оксида титана с помощью многостадийного электрохимического окисления
4.4 Исследование зависимости морфологии оксида титана от концентрации
воды в электролите.
4.5 Влияние концентрации ЫН4Р на морфологию оксида титана.
4.6 Исследование элементного состава анодного оксида титана.
4.7 Исследование влияния термообработки на кристаллографическую фазу
оксида титана
4.8 Выводы по главе 4
5 Практическое применение разработанных методов формирования
наноструктурированных слоев оксида титана в фотоэлектрических преобразователях энергии нового
поколения
5.1 Разработка конструкции ЕТАсе с использованием слоев пористого
анодного оксида титана в качестве фотоэлектрода
5.2 Разработка лабораторного технического регламента формирования
ЕТАссП с применением слоев пористого анодного оксида титана в качестве фотоэлсктрода.
5.3 Формирование металлических контактов к планаризирующему слою
5.4 Исследование характеристик полученных тестовых структур
фотоэлектрических преобразователей энергии с применением слоев пористого анодного оксида титана в качестве фотоэлекгрода, а также их электрофизических свойств.
5.5 Разработка топологии контактной металлизации и проводниковых
межсоединений фотоэлекгрических преобразователей.
5.6 Разработка тестовой структуры на основе титана с
нанопрофилированной поверхностью для оценки радиуса кривизны острия игл кантилеверов сканирующей силовой микроскопии
5.7 Выводы по главе 5
Заключение.
Список использованных источников


Результаты диссертационной работы использованы в НИР по заданию министерства образования и науки РФ программе Развитие научного потенциала высшей школы, в рамках грантов РФФИ, грантов Президента РФ для поддержки ведущих научных школ, работ в рамках ФЦП Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научнотехнологического комплекса России на годы, ФЦП Научные и научнопедагогические кадры инновационной России на годы, при выполнении проекта поддержанного фондом содействия развитию малых форм предприятий в научнотехнической сфере программа УМНИК. Результаты работы использованы в учебном процессе МИЭТ в курсе лекций Электрохимические процессы в технологии микро и наноэлектроники, Материалы электронной техники, Основы метрологии и при подготовке научных кадров высшей квалификации. Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на следующих конференциях и семинарах Всероссийский молодежный научноинновационный конкурсконференция Электроника , . М. МИЭТ. II ежегодная МосковскоБаварская студенческая научная школа МВМББ IX международная конференция Опто, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы, Ульяновск, Международная конференция Микро и наноэлектроника , Звенигород, Всероссийская конференция Микроэлектроника и информатика . М. МИЭТ X международная конференция Опто, Наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы. Ульяновск Всероссийская конференция Микроэлектроника и информатика . М. МИЭТ международная конференция Микроэлектроника и наноинженирия М. МИЭТ Международная научнотехническая конференция и молодежная школа семинар. Дивноморское. Школа молодых ученых Современные проблемы наноэлектроники, наноэлектроники, нанотехнологий, микро и наносистем Ульяновск Всероссийская конференция Микроэлскгроника и информатика . М. МИЭТ II международный конкурс научных работ молодых ученых . Москва. МФТИ. Москва Долгопрудный. Школаконференция Современные проблемы наноэлектроники, нанотехнологий, микрои наносистем Ульяновск. Всеукраинская с международным участием конференция молодых ученых Химия, физика и технология поверхности, Киев, Украина Семинар iv ii i ii ii ii xi . Брага, Португалия. Объединенный симпозиум I и конференции молодых ученых Микроскопия высокого разрешения. Екатеринбург. Вторая Конференция СНГ Зольгель. Севастополь, Украина. Ii i i I. ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертационной работы опубликовано работы, в том числе 5 статей в журналах из перечня ВАК, 1 патент на изобретение, 8 научнотехнических отчетов по НИР. С при времени более минут. Увеличение электропроводности слоев оксида титана сформированных зольгель методом без потери прозрачности обеспечивается добавлением УНТ содержащей суспензии в раствор золя в концентрации не более млл. ПАОТ при высоких скоростях окисления. Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти основных глав с выводами, общих выводов, списка использованных источников и приложения. В первой рассмотрено современное состояние вопроса о технологиях фотоэлектрических преобразователей энергии на основе наноструктурированных слоев оксида титана, а также рассмотрены известные технологии формирования слоев оксида титана методами электрохимического окисления и вытягивания подложки из раствора. На основании анализа выявленных проблем сформулированы конкретные задачи диссертационной работы. Вторая глава посвящена технике проводимых в работе экспериментов и особенностям их реализации. ФЭП. Приведены сведения об использованных в работе методах исследования свойств слоев. Третья глава посвящена исследованию и разработке метода формирования слоев оксида титана способом вытягивания из раствора. На основании полученных данных сформулированы рекомендации по выбору условий осаждения слоев оксида титана методом вытягивания подложки из растворов, которые обеспечивают увеличение выходных характеристик ФЭП на их основе. В четвертом разделе представлены сведения о результатах исследования и разработки метода формирования слоев анодного оксида титана. На основании полученных данных сформулированы рекомендации по технологическим параметрам электрохимического процесса формирования слоев ПЛОТ для фотоэлектрических преобразователей типа ЕТАсс на их основе. В пятой главе представлены сведения о применении наноструктурированных слоев оксида титана в технологии формирования солнечных элементов со сверхтонким поглощающим слоем и разработке технологии тестовых структур, для оценки качества кантилеверов, используемых в сканирующей зондовой микроскопии. В приложении приведены акты о внедрении и использовании результатов диссертационной работы.