본 실험에서는 Nb이 도핑된 TiO₂(NTO)단일막과 NTO층 사이에 얇은 Ag층을 삽입한 다층 구조의 두 가지 투명 전극 재료를 유리 기판상에 rf/dc 마그네트론 스퍼터링 시스템으로 증착하고 급속 열처리 효과에 따른 전기적, 광학적, 구조적 특성을 연구하였다. NTO 단일막의 경우 진공 분위기에서 급속 열처리 온도가 증가함에 따라 전기적, 광학적 특성이 향상되었다. 600˚C의 급속 열처리 온도에서 82 ohm/square의 ...
본 실험에서는 Nb이 도핑된 TiO₂(NTO)단일막과 NTO층 사이에 얇은 Ag층을 삽입한 다층 구조의 두 가지 투명 전극 재료를 유리 기판상에 rf/dc 마그네트론 스퍼터링 시스템으로 증착하고 급속 열처리 효과에 따른 전기적, 광학적, 구조적 특성을 연구하였다. NTO 단일막의 경우 진공 분위기에서 급속 열처리 온도가 증가함에 따라 전기적, 광학적 특성이 향상되었다. 600˚C의 급속 열처리 온도에서 82 ohm/square의 면저항과 83.28%의 가장 우수한 특성을 얻을 수 있었다. 단일 NTO 박막의 전기적, 광학적 특성은 급속 열처리 온도에 주로 영향을 받으며 열처리 온도가 증가함에 따라 500˚C 이상에서부터 비정질 구조에서 anatase 구조로 결정 구조의 천이와 Nb도판트의 활성화에 크게 영향을 받는다는 것을 알 수 있다. NTO/Ag/NTO 다층 투명전극의 경우 중간에 삽입된 얇은 Ag층에 의해 매우 낮은 저항과 anti-reflection효과에 의해 높은 광학적 투과도를 나타내었다. 그러나 상하층에 존재하는 NTO층의 높은 저항때문에 상온에서 제작된 다층 투명전극의 경우 우수한 전기적, 광학적 특성에도 불구하고 유기태양전지의 양극으로 적용했을 때 매우 낮은 효율을 나타내었다. 그러나 급속 열처리의 온도가 증가함에 따라 NTO층이 비정질 구조에서 anatase 구조로 변하고 Nb도판트의 활성화에 의해 전기적 특성이 향상되면서 2.4%의 효율을 얻을 수 있었다. 따라서 상하층 NTO내에서 Nb 도판트의 활성화는 저가의 유기 태양전지의 투명전극 적용을 위해 고품위의 TAT 다층 투명전극의 특성을 얻는데 매우 중요한 역할을 한다는 것을 알 수 있다.
본 실험에서는 Nb이 도핑된 TiO₂(NTO)단일막과 NTO층 사이에 얇은 Ag층을 삽입한 다층 구조의 두 가지 투명 전극 재료를 유리 기판상에 rf/dc 마그네트론 스퍼터링 시스템으로 증착하고 급속 열처리 효과에 따른 전기적, 광학적, 구조적 특성을 연구하였다. NTO 단일막의 경우 진공 분위기에서 급속 열처리 온도가 증가함에 따라 전기적, 광학적 특성이 향상되었다. 600˚C의 급속 열처리 온도에서 82 ohm/square의 면저항과 83.28%의 가장 우수한 특성을 얻을 수 있었다. 단일 NTO 박막의 전기적, 광학적 특성은 급속 열처리 온도에 주로 영향을 받으며 열처리 온도가 증가함에 따라 500˚C 이상에서부터 비정질 구조에서 anatase 구조로 결정 구조의 천이와 Nb도판트의 활성화에 크게 영향을 받는다는 것을 알 수 있다. NTO/Ag/NTO 다층 투명전극의 경우 중간에 삽입된 얇은 Ag층에 의해 매우 낮은 저항과 anti-reflection효과에 의해 높은 광학적 투과도를 나타내었다. 그러나 상하층에 존재하는 NTO층의 높은 저항때문에 상온에서 제작된 다층 투명전극의 경우 우수한 전기적, 광학적 특성에도 불구하고 유기태양전지의 양극으로 적용했을 때 매우 낮은 효율을 나타내었다. 그러나 급속 열처리의 온도가 증가함에 따라 NTO층이 비정질 구조에서 anatase 구조로 변하고 Nb도판트의 활성화에 의해 전기적 특성이 향상되면서 2.4%의 효율을 얻을 수 있었다. 따라서 상하층 NTO내에서 Nb 도판트의 활성화는 저가의 유기 태양전지의 투명전극 적용을 위해 고품위의 TAT 다층 투명전극의 특성을 얻는데 매우 중요한 역할을 한다는 것을 알 수 있다.
We have investigated the electrical, optical, structural properties of Nb-doped TiO₂ transparent electrode as a function of rapid thermal annealing. Indium-free anatase Nb-doped TiO₂ (NTO) electrode is demonstrated as a promising substitute of high-cost Sn-doped In₂O₃ films for cost-efficient organi...
We have investigated the electrical, optical, structural properties of Nb-doped TiO₂ transparent electrode as a function of rapid thermal annealing. Indium-free anatase Nb-doped TiO₂ (NTO) electrode is demonstrated as a promising substitute of high-cost Sn-doped In₂O₃ films for cost-efficient organic photovoltaics. By rapid thermal annealing under vacuum ambient, insulating amorphous NTO film with low transparency dramatically changed to transparent and conductive anatase NTO electrode. Metallic conductivity of the annealed NTO electrode could be attributed to formation of anatase phase with effective Mott transition and activation of Nb dopant. Based on the synchrotron x-ray scattering and high resolution transmission electron microscope examinations, the electrical properties of the NTO electrodes could be correlated with the microstructure of the NTO films. Performance of organic solar cell fabricated on the NTO electrode was dependent on the annealing temperature. This indicates that the activation of Nb dopants and formation of anatase phase plays an important role in the extraction of carriers from the organic layer to the anode electrode.
Highly transparent, low resistance, and cost-efficient Nb-doped TiO₂ (NTO)/Ag/NTO multilayer electrodes were fabricated using tilted dual-target sputtering at room temperature without in-situ or post-annealing processing. Due to the effective antireflection and low resistivity properties of the Ag layer sandwiched between the NTO layers, an NTO/Ag (9 nm)/NTO electrode fabricated at room temperature showed low sheet resistance of 5.26 Ohm/square, high optical transmittance of 86% and a figure of merit value of 42.47×10^(-3) Ω^(-1) even though the NTO layer had an amorphous structure. In order to investigate the effects of rapid thermal annealing on the electrical, optical, structural, interfacial, and surface properties of Nb:TiO₂ (NTO)-Ag-NTO multilayer electrodes for application in organic solar cells (OSCs), we carried out the annealing treatment. Up to an annealing temperature of 500˚C, the resistivity and optical transmittance of the NTO-Ag-NTO electrodes were stably maintained due to the absence of Ag outdiffusion. The effective activation of the Nb in the NTO layer led to a slight decrease in the resistivity and an increase in the band gap caused by the Burstein-Moss (BM) effect. However, increasing the RTA temperature above 600˚C resulted in degradation of the NTO-Ag-NTO multilayer electrode due to severe Ag diffusion. Based on the synchrotron X-ray scattering and X-ray photoelectron spectroscopy analyses results, the electrical properties of the NTO-Ag-NTO electrodes are correlated with the microstructure and interfacial diffusion of each layer. In addition, it was found that the performance of the OSC was critically dependent on the RTA temperature of the NTO-Ag-NTO electrodes even though the as-deposited NTO-Ag-NTO electrode had a fairly low resistivity. This indicates that the activation of Nb dopants in the top NTO layer plays an important role in the extraction of carriers from the organic layer to the anode (NTO-Ag-NTO) electrode.
We have investigated the electrical, optical, structural properties of Nb-doped TiO₂ transparent electrode as a function of rapid thermal annealing. Indium-free anatase Nb-doped TiO₂ (NTO) electrode is demonstrated as a promising substitute of high-cost Sn-doped In₂O₃ films for cost-efficient organic photovoltaics. By rapid thermal annealing under vacuum ambient, insulating amorphous NTO film with low transparency dramatically changed to transparent and conductive anatase NTO electrode. Metallic conductivity of the annealed NTO electrode could be attributed to formation of anatase phase with effective Mott transition and activation of Nb dopant. Based on the synchrotron x-ray scattering and high resolution transmission electron microscope examinations, the electrical properties of the NTO electrodes could be correlated with the microstructure of the NTO films. Performance of organic solar cell fabricated on the NTO electrode was dependent on the annealing temperature. This indicates that the activation of Nb dopants and formation of anatase phase plays an important role in the extraction of carriers from the organic layer to the anode electrode.
Highly transparent, low resistance, and cost-efficient Nb-doped TiO₂ (NTO)/Ag/NTO multilayer electrodes were fabricated using tilted dual-target sputtering at room temperature without in-situ or post-annealing processing. Due to the effective antireflection and low resistivity properties of the Ag layer sandwiched between the NTO layers, an NTO/Ag (9 nm)/NTO electrode fabricated at room temperature showed low sheet resistance of 5.26 Ohm/square, high optical transmittance of 86% and a figure of merit value of 42.47×10^(-3) Ω^(-1) even though the NTO layer had an amorphous structure. In order to investigate the effects of rapid thermal annealing on the electrical, optical, structural, interfacial, and surface properties of Nb:TiO₂ (NTO)-Ag-NTO multilayer electrodes for application in organic solar cells (OSCs), we carried out the annealing treatment. Up to an annealing temperature of 500˚C, the resistivity and optical transmittance of the NTO-Ag-NTO electrodes were stably maintained due to the absence of Ag outdiffusion. The effective activation of the Nb in the NTO layer led to a slight decrease in the resistivity and an increase in the band gap caused by the Burstein-Moss (BM) effect. However, increasing the RTA temperature above 600˚C resulted in degradation of the NTO-Ag-NTO multilayer electrode due to severe Ag diffusion. Based on the synchrotron X-ray scattering and X-ray photoelectron spectroscopy analyses results, the electrical properties of the NTO-Ag-NTO electrodes are correlated with the microstructure and interfacial diffusion of each layer. In addition, it was found that the performance of the OSC was critically dependent on the RTA temperature of the NTO-Ag-NTO electrodes even though the as-deposited NTO-Ag-NTO electrode had a fairly low resistivity. This indicates that the activation of Nb dopants in the top NTO layer plays an important role in the extraction of carriers from the organic layer to the anode (NTO-Ag-NTO) electrode.
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