Interplay between Vacuum-Grown Monolayers of Alkylphosphonic Acids and the Performance of Organic Transistors Based on Dinaphtho[2,3-b:2?,3?-f]thieno[3,2-b]thiophene

Monolayers of six alkylphosphonic acids ranging from C8 to C18 were prepared by vacuum evaporation and incorporated into low-voltage organic field-effect transistors based on dinaphtho[2,3-b:2?,3?-f ]thieno[3,2-b]thiophene (DNTT). Similar to solution-assembled monolayers, the molecular order for vacuum-deposited monolayers improved with increasing length of the aliphatic tail. At the same time, Fourier transform infrared (FTIR) measurements suggested lower molecular coverage for longer phosphonic acids. The comparison of FTIR and vibration frequencies calculated by density functional theory indicated that monodentate bonding does not occur for any phosphonic acid. All monolayers exhibited low surface energy of ?17.5 mJ/m2 with a dominating Lifshitz?van der Waals component. Their surface roughness was comparable, while the nanomechanical properties were varied but not correlated to the length of the molecule. However, large improvement in transistor performance was observed with increasing length of the aliphatic tail. Upon going from C8 to C18, the mean threshold voltage decreased from ?1.37 to ?1.24 V, the field-effect mobility increased from 0.03 to 0.33 cm2/(V·s), the off-current decreased from ?8 × 10?13 to ?3 × 10?13 A, and for transistors with L = 30 ?m the on-current increased from ?3 × 10?8 to ?2 × 10?6 A, and the on/off-current ratio increased from ?3 × 104 to ?4 × 106. Similarly, transistors with longer phosphonic acids exhibited much better air and bias-stress stability. The achieved transistor performance opens up a completely “dry” fabrication route for ultrathin dielectrics and low-voltage organic transistors

Lattce and micro-strains in polycrystalline silicon films deposited on ceramic substates

X-ray diffraction analysis indicated that the all silicon films are polycrystalline. The preferred orientation of silicon films deposited on SiAlON is almost i [110] direction perpendicular to substrate, whereas the preferred orientation of the silicon films deposited on mullite and alumina is in [111] direction. The crystalline sizes reach from several hundreds of nanometers in Si films on alumin a to several micrometers in Si films on mullite. The crystallite sizes SiAlON in Si films on depending on deposition temperature and crystallographic orientation. The lattice stress decreasing with increasing deposition deposition temperature was observed in Si films on SIAlON, whereas the compressive lattice stress was observed in Si films deposited on mullite and alumina substrates. The probability of stacking faults of 0, 010 was observed only in direction [111] in Si film on alumina deposited at 1100°C.<br /

Optical Absorption in Si:H Thin Films: Revisiting the Role of the Refractive Index and the Absorption Coefficient

This paper reports on absorption properties of thin films of hydrogenated amorphous and microcrystalline silicon considered for absorption-based applications, such as solar cell, photodetectors, filters, sensors, etc. A series of four amorphous and four microcrystalline samples PECVD deposited under varied hydrogen dilution was under consideration. Various absorption metrics, based separately on the absorption coefficient and the refractive index (single pass absorption, optical path length, classical light trapping limit) or direct absorptance calculated by the Yablonovitch concept based on a mutual role of them were examined and compared. Differences in absorption abilities are related to the evolving thin film microstructure

Tenké vrstvy versus multivrstvy a-Si:H: Porovnávací studie optických vlastností

Tento článek uvádí strukturní a optické vlastnosti tenkých vrstev a-Si:H a multivrstev a-Si:H připravovaných s dvěma různými zředěními vodíku. Pro všechny vzorky detekovnané jako amorfní s nízkým mikrostrukturním faktorem byla použita spektra propustnosti v UV-Vis oblasti k získání indexu lomu, absorpčního koeficientu a optické šířky zakázaného pásu energií. Indexy lomu klesají s tloušťkou tenké vrstvy/multivrstvy což znamená menší materiálovou hustotu. Optické šířky zakázaných pásů určovaných Taucovou metodou ukazují modrý posun se zvyšující se tloušťkou vrstev i multivrstev, což je výhodnější pro solární aplikace.Tento článek uvádí strukturní a optické vlastnosti tenkých vrstev a-Si:H a multivrstev a-Si:H připravovaných s dvěma různými zředěními vodíku. Pro všechny vzorky detekovnané jako amorfní s nízkým mikrostrukturním faktorem byla použita spektra propustnosti v UV-Vis oblasti k získání indexu lomu, absorpčního koeficientu a optické šířky zakázaného pásu energií. Indexy lomu klesají s tloušťkou tenké vrstvy/multivrstvy což znamená menší materiálovou hustotu. Optické šířky zakázaných pásů určovaných Taucovou metodou ukazují modrý posun se zvyšující se tloušťkou vrstev i multivrstev, což je výhodnější pro solární aplikace.This paper presents studies on structure and optical properties of a-Si:H thin films and multilayers of a-Si:H prepared at two different hydrogen dilutions. For all samples detected as amorphous with low microstructure factor UV Vistransmittance spectra were used to extract refractive indices, absorption coefficients and optical band gap energies. Refractive indices decrease with the thin film/multilayer thickness what means materials of lower density. On the contrary optical band gaps determined via the Tauc procedure were found to be blue-shifted with increasing both the film and multilayer thickness what is beneficial for solar applications

Synergie RTG a elektronové difrakce pro zkoumání strukturních vlastností texturovaných tenkých vrstev

In this study, Titanium (Ti) doped zinc oxide (ZnO) thin films were successfully deposited by reactive magnetron co-sputtering in a reactive mode from metallic targets with different Ti concentrations (up to 9 at % of Ti) at relatively low temperatures (~ 200 °C) to investigate changes of the microstructure. Detailed crystal and local atomic structures of the films were characterized via X-ray diffraction (XRD) and on cross-section X-TEM samples on HR-TEM together with electron diffraction (ED) patterns. Obtained results revealed that substitution of Zn sites by Ti ions degrade original hexagonal wurtzite phase of ZnO with increasing doping concentrations through ZnO:Ti-like to ZnTiO3-like materials with a small amount of TiO2 (anatase phase). This study clearly suggests that investigations of textured samples by two geometries of XRD together with 1D and 2D XRD detectors have its limitations and cooperation with X-TEM ED results can lead to better understanding of highly-textured materialsV této studii byly tenké vrstvy oxidu zinečnatého (ZnO) dotované titanem (Ti) úspěšně deponovány reaktivním magnetronovým rozprašováním v reaktivním režimu z kovových materiálů s různými koncentracemi Ti (až 9 at% Ti) při relativně nízkých teplotách (~ 200 ° C) pro zkoumání změn jejich mikrostruktury. Detailní krystalová a lokální atomová struktura vrstev byly charakterizovány rentgenovou difrakcí (XRD) a na příčném řezu X-TEM pomocí HR-TEM společně s elektronovými difrakčními (ED) záznamy. Získané výsledky odhalily, že substituce Zn ionty Ti se zvyšující se koncentrací Ti dopantu degraduje původní hexagonální wurtzitovou fázi ZnO přes ZnO:Ti-fázi do ZnTiO3 podobných materiálů s malým množstvím Ti02 (anatasová fáze). Tato studie jasně naznačuje, že zkoumání strukturovaných vzorků dvěma geometriemi RTG spolu s 1D a 2D RTG detektory mají svá omezení a spolupráce s X-TEM ED měřeními mohou vést k lepšímu porozumění vlastností vysoce strukturovaných materiálů

Derivační optická spektroskopie tenkých vrstev alkalicko-zemitých titanátů: Kritické body

Tento článek analyzuje absorpční spektra UVVis tenkých vrstev alkalicko-zemitých titanátů (BaTiO3, SrTiO3 a BaSrTiO3) nanesených RF magnetronovým naprašováním na SiO2 substráty při různých teplotách substrátu. Na určení optického zakázaného pásma pro přímé i nepřímé mezipásmové přechody byla použita Taucova procedura. Tato procedura byla doplněna derivační spektroskopií výhodnou zejména pro vícesložkové systémy. Derivace vyšších řádů byly použity na zjištění tzv. kritických bodů souvisejících s mezipásmovými optickými přechody v různých oblastech Brillouinovy zóny. Tři kritické body byly zjištěny v tenkých vrstvách BST spekter dielektrické funkce. Hodnoty optického zakázaného pásma a energie v kritických bodech klesaly s teplotou substrátu při depozici.This paper analyzes UV Vis absorption spectra of thin films of alkaline-earth titanates (BaTiO3, SrTiO3 and BaSrTiO3) deposited by RF magnetron sputtering on SiO2 at different substrate temperatures. The Tauc procedure was used to determine optical band gaps for direct and indirect inter-band transitions. This procedure was accompanied by derivative spectroscopy useful in case of multi-component systems. Higher-order derivatives were used to find the so-called critical points related to the optical inter-band transitions at various regions in the Brillouin zone. Three critical points were identified in BST thin films spectra of dielectric function. All optical band gaps and energies of critical points were found to decrease with the substrate temperature at the deposition

Strukturní analýza křemíkových nanostruktur získaných žíháním multivrstev SRO/SiO2 rostlých pomocí PVD

Předkládáme syntézu a charakterizaci nanostruktur křemíku získaných teplotním žíháním multivrstev křemíkem obohaceného oxidu a dioxidu křemíku (SRO/SiO2) deponovaných pomocí magnetronového naprašování v atmosféře argonu a kyslíku. Hlavní motivace pro studii křemíku vychází z jeho úspěchu a dominance v oblasti mikroelektroniky. Mnoho světelných zdrojů, modulátorů, vlnovodů předkládáme jako příklady mikroelektronických materiálů aplikovaných v různých fotonických zařízeních vyvynutých na bázi křemíkových nanokrystalů. SRO/SiO2 multivrstvy byly deponovány pomocí vysokofrekvenčního (13.56 MHz) magnetronového naprašování. Vrstvy v původním i žíhaném stavu byly zkoumány pomocí in-situ rentgenové difrakce (XRD), transmisní elektronové mikroskopie (TEM), a hmotnostní spektrometrie sekundárních iontů (SIMS). Multivrstvy vytvořené skládáním SRO a SiO2 vrstev byly zkrystalizovány pomocí teplotního žíhání ve vakuu. Jednotlivé fáze strukturních změn od nukleace k úplné krystalizaci byly sledovány pomocí in-situ XRD. XRD spolu s TEM potvrdily přítomnost křemíkových nanočástic v žíhaných vrstvách. Výpočty byl stanoven objem krystalické fáze 17 - 25% s hustotou částic 2-2.8x1018cm-3. Průměrná velikost nanočástic je 3.5 - 5 nm.We report the synthesis and characterization of silicon nanostructures obtained by thermal annealing of silicon-rich oxide/silicon dioxide (SRO/SiO2) multilayers deposited by magnetron sputtering in an argon and oxygen atmosphere. The main motivation to study silicon comes from its success and dominance in microelectronics. Light sources, modulators, waveguides, and logical gates are a few examples of microelectronic materials applications in the various photonic devices which have been developed based on silicon nanocrystals. SRO/SiO2 multilayers were deposited by 13.56 MHz radio-frequency magnetron sputtering. The as-deposited multilayers and the crystallized films were investigated using in-situ X-ray diffractometry (XRD), High-resolution transmission electron microscopy (HRTEM) and Secondary ion mass spectrometry (SIMS). Multilayers composed of alternating stacks of amorphous SRO and SiO2 layers were crystallized by thermal annealing in vacuum. The different stages from nucleation until full crystallization were investigated by in situ X-ray diffractometry. XRD in agreement with HRTEM confirmed the presence of silicon crystalline fraction in annealed films. It is calculated that there is 17-25% of crystalline volume fraction in the multilayers after the annealing procedure with density of particles of 2-2.8x1018cm-3. The crystalline fraction obtained consists of nanoparticles, whose average size is 3.5 – 5 nm

XRD Analysis of Tungsten Carbides with Cobalt Binder

The paper deals with the influence of deep cryogenic treatment on the structure of sintered WC-Co carbides from the aspect of XRD analysis. We demonstrate the influence of cryogenic processing on the change of grain size, the development of Co phases in the structure, and the influence on the residual stress. The sintered WC-Co carbides are very powerful material for machining tools, especially for machining of hard metals. The size of grains has a significant influence on the lifetime of carbides. The crystallography structure, crystallite size, and residual stress as a function of temperature were investigated by X-ray diffraction. The results of the measurements and computations of crystallites size, residual stress, and other aspects show the influence of cryogenic treatment on the structure. © 2021 Author(s

Tenké vrstvy baryum stroncium titanátu z pohledu aplikací založených na využití světla

V tento příspěvek pojednává o výsledcích experimentu z transmisní optické spektroskopie doplněných o data ze strukturní rentgenové analýzy na určení optických vlastností série deponovaných a tepelně zpracovaných (na 900°C) vrstev BaSrTiO3 (BST) vytvořených RF magnetronovým naprašováním. Vzorky v sérii se liší teplotou substrátu v průběhu depozice a dodatečným dodáním kyslíku k argonu do depoziční komory. Perovskitová struktura s nevýraznou přednostní orientací krystalitů ve směru [110] byla zjištěna ve vzorkách tepelně zpracovaných, zatím co vzorky v původním stavu byly amorfní. Disperzivní optické vlastnosti – indexy lomu, absorpční koeficienty a optické šířky zakázaného pásma energií byly určeny ze spekter transmitance. Indexy lomu vzorků po tepelném zpracování se zvýšily potvrzujíc zhuštění materiálu spojené se smrštěním tloušťky vrstev. Optické šířky zakázaného pásma energií určeny Taucovou procedurou jako iso-absorpční hladiny byly rovněž shledány v závislosti na parametrech depozice.In this paper we report results from optical transmittance spectroscopy complemented with data on structure from XRD measurements to determine optical properties of a series of as-deposited and annealed (at 900 C) BaSrTiO3 (BST) thin films deposited by RF magnetron sputtering. The members of the series differ by the substrate temperature and additional oxygen to accompany argon in the deposition chamber. The perovskite structure with weak preferred [110] orientation was detected for annealed BST thin films whilst the as-deposited films were amorphous. Dispersive optical properties – refractive indices, absorption coefficients and optical band gaps were determined from transmittance spectra. After annealing refractive indices increase to prove the densification of material accompanied by the thickness shrinkage. Optical band gaps calculated either by Tauc procedure or determined as iso-absorption levels are also found to be deposition dependent