Thick SiO2 layer produced by anodisation

A method for oxidising porous silicon to obtain thick SiO2 as the cladding layer of silicon-based silica waveguides is presented. The experimental results of oxidation are given. The following conclusions are drawn: the oxidation rate of porous silicon is several orders higher than that of bulk silicon, the appropriate temperature variation rate during oxidation combined with proper porosity can prevent SiO2 on silicon substrates from cracking. and a 25 mu M thick silicon dioxide layer has been obtained.

Tetragonal to monoclinic phase transition observed during Zr anodisation

Plasma electrolytic oxidation (PEO) is a coating procedure that utilises anodic oxidation in aqueous electrolytes above the dielectric breakdown voltage to produce oxide coatings that have specific properties. These conditions facilitate oxide formation under localised high temperatures and pressures that originate from short-lived microdischarges at sites over the metal surface and have fast oxide volume expansion. Anodic ZrO2 films were prepared by subjecting metallic zirconium to PEO in acid solutions (H2C 2O4 and H3PO4) using a galvanostatic DC regime. The ZrO2 microstructure was investigated in films that were prepared at different charge densities. During the anodic breakdown, an important change in the amplitude of the voltage oscillations at a specific charge density was observed (i.e., the transition charge density (Q T)). We verified that this transition charge is a monotonic function of both the current density and temperature applied during the anodisation, which indicated that Q T is an intrinsic response of this system. The oxide morphology and microstructure were characterised using SEM and X-ray diffraction experiments (XRD) techniques. X-ray diffraction analysis revealed that the change in voltage oscillation was correlated with oxide microstructure changes during the breakdown process. © 2012 Springer-Verlag Berlin Heidelberg.

Formation of titania nanotube arrays by anodisation: DOE approach

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Préparation d'échantillons pour l'étude par GISAXS des mécanismes de déformation des matériaux par faisceaux d'ions lourds de haute énergie.

Le mécanisme menant à des déformations structurales suivant le bombardement d'échantillons de a-Si d'un faisceau d'ions lourds et rapides est sujet de controverses. Nous nous sommes penchés sur l'hypothèse de la formation d'une zone liquide causée par la déposition d'énergie des ions incidents dans le contexte de la théorie du pic thermique. Des échantillons de silicium amorphe furent préparés dans le but d'observer les indices d'une transition de phase l-Si/a-Si suivant la déposition locale d'énergie sur le parcours d'un ion lourd énergétique dans le a-Si. Les échantillons furent implantés d'impuretés de Cu ou d'Ag avant d'être exposés à un faisceau d'ions Ag12+ de 70 MeV. L'utilisation de l'analyse GISAXS est projetée afin d'observer une concentration locale d'impuretés suivant leur ségrégation sur la trace de l'ion. Des masques d'implantation nanométriques d'oxide d'aluminium ont été fabriqués afin d'augmenter la sensibilité de l'analyse GISAXS et une méthode d'alignement de ces masques selon la direction du faisceau fut développée. Le bombardement d'échantillons au travers de ces masques a donné lieu à un réseau de sites d'impacts isolés presque équidistants.

Anodising AA5083 aluminium alloy using ionic liquids

Aluminium, as the current collector in lithium batteries, has shown reduced corrosion susceptibility in room temperature molten salts (1, 2). Moreover, previous studies have established that corrosion mitigation is achieved on magnesium alloys using ionic liquids pretreatments (3, 4). This paper investigated the anodisation of AA5083 aluminium alloy in Trihexyl(tetradecyl)phosphonium bis(trifluoromethylsulfony) ([P6,6,6,14][NTf2]) ionic liquid by applying a constant current followed by holding at the maximum potential for a period of time. Potentiodynamic polarisation results show that the treated surfaces were more corrosion resistant in 0.1 M sodium chloride solution compared with the control specimen. The anodising treatment was effective both in shifting the free corrosion potential to more noble values and in suppressing the corrosion current. Optical microscope and optical profilometry images indicated that an anodising film was deposited onto the alloy surface, which is thought to have inhibited corrosion in chloride environment. Further characterisation of the anodising film will be carried out in future work.

Formação de filmes finos de Al2O3 por anodização e seu uso em dispositivos com filmes de Poli(3-Hexiltiofeno)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Influence of the beta phase on the corrosion performance of anodised coatings on magnesium-aluminium alloys

The effect of the beta phase in Mg-Al alloys on the corrosion performance of an anodised coating was studied. It was found that the corrosion resistance of the anodised coating was closely associated with the corrosion performance of the substrate alloy. In particular, Mg alloys with a dual phase microstructure of alpha + beta with intermediate aluminium contents (namely 5%, 10% and 22% Al) after anodisation had the highest corrosion rate and the worst corrosion resistance provide by the anodised coating. The poor performance of an anodised coating was attributed partly to lower corrosion resistance of the substrate alloy and partly to the higher porosity of the anodised coating. (c) 2004 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Corrosion resistance of anodised single-phase Mg alloys

This work studied the effect of the impurity iron and the alloying elements aluminium and zinc in single-phase substrate magnesium alloys on the corrosion resistance of the alloys after anodisation. It was found that increasing zinc content (0-2%) led to increased corrosion resistance of an anodised single-phase Mg-Zn alloy. The addition of Al lowered the corrosion resistance of an anodised commercial purity Mg-Al single-phase alloy, whereas the same addition was found to be beneficial to the corrosion resistance of an anodised high purity Mg-Al single-phase alloy. Heat-treatment made the substrate Mg-Al and Mg-Zn alloys more uniform and hence improved the corrosion resistance of the alloys after anodisation. The detrimental effect of iron impurity on corrosion performance of the unanodised substrate single-phase magnesium alloys was inherited by the anodised alloys. The corrosion resistance of the anodised Mg alloys was found to be closely correlated with the corrosion performance of the unanodised as-cast Mg alloys. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

Anodic formation and characterization of nanoporous InP in aqueous KOH electrolytes

The anodic behavior of highly doped (> 1018 cm-3) n-InP in aqueous KOH was investigated. Electrodes anodized in the absence of light in 2- 5 mol dm-3 KOH at a constant potential of 0.5- 0.75 V (SCE), or subjected to linear potential sweeps to potentials in this range, were shown to exhibit the formation of a nanoporous subsurface region. Both linear sweep voltammograms and current-time curves at constant potential showed a characteristic anodic peak, corresponding to formation of the nanoporous region. No porous region was formed during anodization in 1 mol dm-3 KOH. The nanoporous region was examined using transmission electron microscopy and found to have a thickness of some 1- 3 μm depending on the anodization conditions and to be located beneath a thin (typically ∼40 nm), dense, near-surface layer. The pores varied in width from 25 to 75 nm and both the pore width and porous region thickness were found to decrease with increasing KOH concentration. The porosity was approximately 35%. The porous layer structure is shown to form by the localized penetration of surface pits into the InP, and the dense, near-surface layer is consistent with the effect of electron depletion at the surface of the semiconductor.

Fabrication et caractérisation de cellules solaires organiques nanostructurées par la méthode de nanoimpression thermique

La morphologie des couches actives des cellules solaires organiques joue un rôle important sur l’efficacité de conversion de l’énergie solaire en énergie électrique de ces dispositifs. Les hétérojonctions planaires et les hétérojonctions en volume sont les plus communément utilisées. Cependant, la morphologie idéale pour l’efficacité se situerait à mis chemin entre celles-ci. Il s’agit de l’hétérojonction nanostructurée qui augmenterait la surface entre les couches actives de matériaux tout en favorisant le transport des porteurs de charge. L’objectif de ce projet de maîtrise est d’étudier l’impact de l’implantation de nanostructures dans les cellules solaires organiques sur leurs performances photovoltaïques. Pour ce faire, on utilise la méthode de nanoimpression thermique sur le matériau donneur, le P3HT, afin que celui-ci forme une interface nanostructurée avec le matériau accepteur, le PCBM. Pour effectuer les nanoimpressions, des moules en alumine nanoporeuse ont été fabriqués à l’aide du procédé d’anodisation en deux temps développé par Masuda et al. Ces moules ont subi un traitement afin de faciliter leur séparation du P3HT. Les agents antiadhésifs PDMS et FTDS ont été utilisés à cette fin. Les résultats obtenus témoignent de la complexité d’exécution du procédé de nanoimpression. Il a été démontré que la pression appliquée durant le procédé, la tension superficielle des éléments en contact et les dimensions des nanopores des moules sont des paramètres critiques pour le succès des nanoimpressions. Ceux-ci ont donc dû être optimisés de manière à réussir cette opération. Ainsi, des cellules à interface nanostructurée à 25% avec des nanobâtonnets de 35 nm de hauteur ont pu être fabriquées. Les cellules nanostructurées ont démontré une efficacité 2,3 ± 0,6 fois supérieure aux cellules sans nanostructures, dites planaires. D’autre part, un solvant a été proposé pour diminuer l’interdiffusion entre les couches de P3HT et de PCBM pouvant altérer les nanostructures. Ce phénomène bien connu survient lors du dépot de la couche de PCBM avec le dichlorométhane, un solvant orthogonal avec ces matériaux. Des mesures au TOF-SIMS ont démontré que le limonène permet de diminuer l’interdiffusion entre les couches de P3HT et de PCBM, ce qui en fait un meilleur solvant orthogonal que le dichlorométhane.

Fabrication et caractérisation de cellules solaires organiques nanostructurées par la méthode de nanoimpression thermique

La morphologie des couches actives des cellules solaires organiques joue un rôle important sur l’efficacité de conversion de l’énergie solaire en énergie électrique de ces dispositifs. Les hétérojonctions planaires et les hétérojonctions en volume sont les plus communément utilisées. Cependant, la morphologie idéale pour l’efficacité se situerait à mis chemin entre celles-ci. Il s’agit de l’hétérojonction nanostructurée qui augmenterait la surface entre les couches actives de matériaux tout en favorisant le transport des porteurs de charge. L’objectif de ce projet de maîtrise est d’étudier l’impact de l’implantation de nanostructures dans les cellules solaires organiques sur leurs performances photovoltaïques. Pour ce faire, on utilise la méthode de nanoimpression thermique sur le matériau donneur, le P3HT, afin que celui-ci forme une interface nanostructurée avec le matériau accepteur, le PCBM. Pour effectuer les nanoimpressions, des moules en alumine nanoporeuse ont été fabriqués à l’aide du procédé d’anodisation en deux temps développé par Masuda et al. Ces moules ont subi un traitement afin de faciliter leur séparation du P3HT. Les agents antiadhésifs PDMS et FTDS ont été utilisés à cette fin. Les résultats obtenus témoignent de la complexité d’exécution du procédé de nanoimpression. Il a été démontré que la pression appliquée durant le procédé, la tension superficielle des éléments en contact et les dimensions des nanopores des moules sont des paramètres critiques pour le succès des nanoimpressions. Ceux-ci ont donc dû être optimisés de manière à réussir cette opération. Ainsi, des cellules à interface nanostructurée à 25% avec des nanobâtonnets de 35 nm de hauteur ont pu être fabriquées. Les cellules nanostructurées ont démontré une efficacité 2,3 ± 0,6 fois supérieure aux cellules sans nanostructures, dites planaires. D’autre part, un solvant a été proposé pour diminuer l’interdiffusion entre les couches de P3HT et de PCBM pouvant altérer les nanostructures. Ce phénomène bien connu survient lors du dépot de la couche de PCBM avec le dichlorométhane, un solvant orthogonal avec ces matériaux. Des mesures au TOF-SIMS ont démontré que le limonène permet de diminuer l’interdiffusion entre les couches de P3HT et de PCBM, ce qui en fait un meilleur solvant orthogonal que le dichlorométhane.