FR3111919A1 - Procede de depot d’une couche de perovskite inorganique - Google Patents

Procede de depot d’une couche de perovskite inorganique Download PDF

Info

Publication number
FR3111919A1
FR3111919A1 FR2006842A FR2006842A FR3111919A1 FR 3111919 A1 FR3111919 A1 FR 3111919A1 FR 2006842 A FR2006842 A FR 2006842A FR 2006842 A FR2006842 A FR 2006842A FR 3111919 A1 FR3111919 A1 FR 3111919A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
target
layer
substrate
formula
inorganic perovskite
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
FR2006842A
Other languages
English (en)
Other versions
FR3111919B1 (fr
Inventor
Louis Grenet
Fabrice Emieux
Jean-Marie Verilhac
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to FR2006842A priority Critical patent/FR3111919B1/fr
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique CEA, Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Priority to PCT/FR2021/051130 priority patent/WO2022003271A1/fr
Priority to US18/003,023 priority patent/US20230242812A1/en
Priority to EP21740153.8A priority patent/EP4172387A1/fr
Priority to CN202180058859.6A priority patent/CN116057211A/zh
Priority to KR1020237002992A priority patent/KR20230029908A/ko
Priority to JP2022581609A priority patent/JP2023534160A/ja
Publication of FR3111919A1 publication Critical patent/FR3111919A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of FR3111919B1 publication Critical patent/FR3111919B1/fr
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/12—Halides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G21/00—Compounds of lead
    • C01G21/16—Halides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/66—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing germanium, tin or lead
    • C09K11/664—Halogenides
    • C09K11/665—Halogenides with alkali or alkaline earth metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/0694—Halides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/24—Vacuum evaporation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
    • C23C14/3414—Metallurgical or chemical aspects of target preparation, e.g. casting, powder metallurgy
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B23/00—Single-crystal growth by condensing evaporated or sublimed materials
    • C30B23/02—Epitaxial-layer growth
    • C30B23/06—Heating of the deposition chamber, the substrate or the materials to be evaporated
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16—Measuring radiation intensity
    • G01T1/20—Measuring radiation intensity with scintillation detectors
    • G01T1/202—Measuring radiation intensity with scintillation detectors the detector being a crystal
    • G01T1/2023—Selection of materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/30—Three-dimensional structures
    • C01P2002/34—Three-dimensional structures perovskite-type (ABO3)
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/70—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
    • C01P2002/72—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by d-values or two theta-values, e.g. as X-ray diagram
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549—Organic PV cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)

Abstract

Procédé de dépôt d’une couche de pérovskite inorganique (1) comprenant les étapes suivantes : a) fournir un substrat (10) et une cible (20) inorganique, b) positionner le substrat (10) et la cible (20), dans un four de sublimation à faible distance (100), c) déposer une couche de pérovskite inorganique (1) sur le substrat (10) par sublimation de la cible (20). Figure pour l’abrégé : 1

Description

PROCEDE DE DEPOT D’UNE COUCHE DE PEROVSKITE INORGANIQUE
La présente invention se rapporte au domaine général des procédés de dépôt de couches de pérovskites inorganiques.
L’invention trouve des applications dans de nombreux domaines industriels, en particulier dans le domaine de la détection X pour le médical, mais aussi dans le domaine du photovoltaïque, de la détection de rayonnement gamma, ou encore pour la fabrication de dispositifs électroniques, optiques ou optoélectroniques, en particulier pour la fabrication de diodes électroluminescentes (DEL), de photo-détecteurs, de scintillateurs ou encore de transistors.
L’invention est particulièrement intéressante puisqu’elle permet de déposer des couches de pérovskites inorganiques épaisses (typiquement supérieure ou égale à 0,1 mm voire supérieure à 1 mm).
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
Actuellement, les pérovskites (PVK) de type ABX3peuvent être obtenues par différentes méthodes.
Une première méthode consiste à faire croitre des cristaux de CsPbBr3à partir de méthode de croissance en solution. Dans ce cas, les précurseurs CsBr et PbBr2sont dissous dans un ou plusieurs solvants et le système est soumis à une variation de température qui entraine une sursaturation des précurseurs en solution et amorce la croissance de cristaux [1].
Des monocristaux ayant une structure pérovskites de formule MAPbI3, FAPbI3, et MAPbBr3(avec MA le méthylammonium et FA le formamidinium) ont également été synthétisés à partir d’une solution liquide [2].
Cependant, ces méthodes de croissance en solution sont difficilement transposables pour obtenir des dépôts homogènes sur de grandes surfaces.
Une autre méthode consiste à synthétiser des matériaux pérovskite par pressage à chaud. Pour cela, une poudre de CsPbBr3est placée sur un substrat en FTO de 2,5cm x 2,5cm puis l’ensemble est chauffé à 873K jusqu’à faire fondre la poudre. Une plaque de quartz est ensuite placée sur le matériau fondu. Lors du refroidissement, le matériau se solidifie. Des films quasi-monocristallins de CsPbBr3d’une centaine de micromètres d’épaisseur ont ainsi été obtenus [3]. Cependant, un tel procédé nécessite de chauffer fortement le substrat, ce qui est incompatible avec l’utilisation sur des matrices de détecteur type TFT (« Thin Film Transistor »).
Des pérovskites hybrides organique/inorganique de formule AMX3ont également été obtenues par sublimation à faible distance (ou CSS pour « Close Space Sublimation ») [4]. Pour cela, il faut dans un premier temps déposer, sur un substrat, une couche de précurseur MX2avec X avec un ion halogénure et M un cation d’un métal divalent, et fournir une source A de matériau organique (par exemple CH3NH3 +). La couche de précurseur a une épaisseur, par exemple, de 30nm à 500nm. La source a, par exemple, une épaisseur de 1mm. Puis la couche de précurseur et la source sont chauffées. Seule, la partie organique est sublimée. On obtient ainsi un substrat recouvert par une pérovskite hybride organique/inorganique. Cependant, avec un tel procédé, il n’est pas possible de former des couches épaisses de pérovskites.
Un but de la présente invention est de proposer un procédé de dépôt d’une couche de pérovskite inorganique, sur un substrat, le procédé étant simple à mettre en œuvre, permettant de former des couches d’épaisseur variable (typiquement de quelques centaines de nanomètre à des épaisseurs supérieures ou égales à 0,5 mm), homogènes à la fois dans l’épaisseur et en surface, sur de grandes surfaces, en un temps raisonnable (inférieur à une journée et de préférence inférieur à 6h). Ce procédé est particulièrement intéressant pour les dépôts de couches épaisses (typiquement d’épaisseurs supérieures ou égales à 0,1 mm) devant être mis en œuvre à des températures modérées (typiquement inférieures à 350°C).
Pour cela, la présente invention propose un procédé de dépôt d’une couche de pérovskite inorganique comprenant les étapes suivantes :
a) fournir un substrat et une cible inorganique,
b) positionner le substrat et la cible, dans un four de sublimation à faible distance,
c) déposer une couche de pérovskite inorganique sur le substrat par sublimation de la cible.
L’invention se distingue fondamentalement de l’art antérieur par le dépôt d’une couche de matériau pérovskite inorganique par sublimation à faible distance (CSS). Le matériau de la cible ayant la composition de la pérovskite que l’on cherche à obtenir, il n’y a pas besoin de former préalablement sur le substrat une couche de précurseur.
En fonction de la durée de dépôt et/ou de l’épaisseur de la cible, on peut obtenir des couches de fortes épaisseurs (typiquement supérieures ou égales à 0,1 mm par exemple de 0,1 mm à 3mm), de faibles épaisseurs (typiquement inférieures à 2 µm), ou encore d’épaisseurs intermédiaires ou moyennes (typiquement de 2 µm à moins de 0,1 mm).
Les couches de pérovskites ainsi obtenues ont une épaisseur uniforme et des caractéristiques homogènes sur toute la surface de dépôt. Le procédé est reproductible et peut être utilisé pour déposer des couches de pérovskites sur des surfaces de dimensions variées, par exemple de 1cm2à 1m2.
Selon une première variante de réalisation avantageuse, la couche de pérovskite inorganique a pour formule A’2C1+D3+X6, A2B4+X6ou A3B2 3+X9avec A, A’ et X pouvant être des ions ou un mélange d’ions respectant la neutralité électronique.A, A’, C, D, B sont des cations et X un anion.
Selon une deuxième variante de réalisation avantageuse, la couche de pérovskite inorganique a pour formule A(1) 1-(y2+…+yn)A(2) y2…A(n) ynB(1) 1-(z2+…+zm)B(2) z2…B(m) zmX(1) 3-(x2+…+xp)X(2) x2…X(p) xp avec A et B des cations et X des anions.
Selon une troisième variante de réalisation avantageuse, la couche de pérovskite inorganique a pour formule ABX3avec A et B des cations et X un anion. De préférence, la couche de pérovskite inorganique est en CsPbBr3. Encore plus préférentiellement, la couche de pérovskite inorganique est en CsPbBr3et elle a une épaisseur supérieure ou égale à 100 µm. Une telle couche est particulièrement avantageuse pour les applications de détection X dans le domaine médical.
Selon un mode de réalisation particulier, la cible est une cible solide formée d’un film de pérovskite inorganique. Un tel film est déposé, par exemple, sur un substrat en verre. Avec une telle cible, il est possible de fabriquer des couches de pérovskites de faibles, moyennes ou fortes épaisseurs. Cette variante est particulièrement avantageuse pour former des couches de pérovskites de faibles épaisseurs car la cible peut être utilisée pour plusieurs dépôts successifs.
Selon autre mode de réalisation particulier, la cible est formée de particules.
Selon une variante de ce mode de réalisation particulier, la cible comprend des particules de formule ABX3.
Selon une autre variante de ce mode de réalisation particulier, la cible comprend des particules de formule AX, des particules de formule BX2 et, éventuellement, des particules de formules ABX3.
Selon un mode de réalisation avantageux, la cible est une cible solide, formée de particules agglomérées. Cette variante permet de fabriquer des couches de pérovskites de faibles, moyennes ou fortes épaisseurs. Cette variante est particulièrement avantageuse pour former des couches de pérovskites de fortes épaisseurs.
Selon un autre mode de réalisation avantageux, les particules forment un lit de poudre. Cette variante est particulièrement avantageuse pour former des couches de pérovskites de faibles ou moyennes épaisseurs.
Avantageusement, la cible fournie à l’étape a) est obtenue selon les étapes suivantes :
- mécanosynthèse par co-broyage d’un premier matériau de formule AX et d’un deuxième matériau de formule BX2de manière à obtenir une poudre de formule ABX3,
- pressage de la poudre de formule ABX3pour obtenir une cible solide de formule ABX3.
Avantageusement, avant l’étape c), le procédé comprend une étape additionnelle au cours de laquelle la cible est chauffée à des températures allant de 100°C à 500°C et est soumise à une pression supérieure à 103Pa. Lors de cette étape, la cible n’est pas sublimée. Cette haute pression conduit à une interdiffusion des éléments en présence, et ainsi à la formation de particules de formule ABX3et/ou à l’agglomération des particules de la cible. Ainsi, lorsque la cible est formée de particules de formule AX et des particules de formule BX2, il est possible de formerin situla phase ABX3et donc de sublimer lors de l’étape c) uniquement la bonne phase cristallographique. Cette étape est réalisée sous atmosphère neutre, par exemple sous argon ou sous azote. Une telle étape est, avantageusement, réalisée dans le four de sublimation à faible distance, entre l’étape b) et l’étape c).
Avantageusement, lors de l’étape c), l’écart de température entre la cible et le substrat va être de 50°C à 350°C et de préférence de 50°C à 200°C.
Selon une variante particulière de réalisation, l’étape c) est réalisée à une pression P inférieure à 1 Pa, et de préférence inférieure à 0,1 Pa.
Selon une autre variante particulière de réalisation, l’étape c) est réalisée sous atmosphère réductrice ou sous atmosphère oxydante.
De préférence, pour former des couches épaisses, on choisira un substrat dont le coefficient de dilatation thermique est proche de celui de la couche de pérovskite inorganique à déposer. Par proche, on entend que leurs coefficients de dilatation thermique ne varient pas de plus de 25%, et de préférence, ils ne varient pas de plus de 10 %. Avantageusement, le substrat est une matrice en TFT (« Thin Film Transistor ») déposée sur un support par exemple en verre, en silicium ou en polyimide.
Avantageusement, avant l’étape c), le procédé comprend une étape additionnelle au cours de laquelle une couche intermédiaire, de nature identique ou différente à la couche de pérovskite inorganique, est déposée sur le substrat afin d’améliorer la qualité de la couche principale et/ou le fonctionnement du dispositif final. La couche intermédiaire peut :
- jouer le rôle de couche d’accroche, et/ou
- aider à la cristallisation en favorisant une homoépitaxie ou une hétéroépitaxie de la couche de pérovskite inorganique, et/ou
- assurer un bon contact électrique entre le substrat et la couche de pérovskite inorganique, et/ou
- avoir des propriétés optoélectroniques, et/ou
- jouer le rôle de couche tampon afin de compenser la différence de coefficient de dilatation thermique entre la couche principale et le substrat.
Le procédé présente au moins un ou plusieurs des avantages suivants :
- obtenir une cible ayant directement la bonne phase cristallographique,
- former des couches de pérovskites inorganiques de fortes épaisseurs (supérieures ou égale à 100µm et de préférence supérieures à 300µm),
- former des couches homogènes dans l’épaisseur et en surface,
- former des couches de pérovskites inorganiques sur de grandes surfaces (de plus quelques dizaines de cm2),
- le procédé est réalisé sur des temps raisonnables (de préférence inférieurs à 5h et de préférence inférieurs à 2h), puisque la vitesse de dépôt est avantageusement supérieure à 100µm/h et préférentiellement supérieure à 500µm/h,
- le procédé est mis en œuvre à des températures de substrat modérées (inférieures à 350°C, de préférence inférieures à 300°C et encore plus préférentiellement inférieures à 250°C), ce qui permet d’utiliser une large gamme de substrats et/ou de supports (matrice TFT, silicium, verre, polymère…),
- le dépôt par CSS permet un fort taux d’utilisation de la matière (jusqu’à 90% de matière sublimée est déposée) par rapport à d’autres méthode de dépôt sous vide pour lesquelles seulement 30% de la matière est déposée, ce qui réduit ainsi les coûts de fabrication,
- le procédé est reproductible et applicable à grande échelle,
- les couches de pérovskites inorganiques obtenues présentent une bonne pureté (le dépôt CSS est plus pur que la cible, les impuretés n’étant généralement pas sublimées).
L’invention concerne également un empilement comprenant un substrat et une couche de pérovskite inorganique obtenue par un procédé tel que décrit précédemment, la couche de pérovskite inorganique étant en CsPbBr3et ayant une épaisseur supérieure ou égale à 100 µm.
L’invention concerne également l’utilisation d’un empilement tel que défini précédemment pour des applications de détection X, en particulier dans le domaine médical. Par exemple, on utilisera :
- une couche de CsPbBr3d’une épaisseur comprise entre 100 et 400µm pour la mammographie X (absorption entre 97et 100%),
- une couche de CsPbBr3d’épaisseur supérieure à 0,65mm pour la radiographie X (RQA5 gamme 30 à 70 keV) pour avoir >90% absorption,
- une couche de CsPbBr3d’épaisseur supérieure à 1,4 mm pour la radiographie X (RQA9 gamme de 40 à 120keV) pour avoir >90% absorption.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront du complément de description qui suit.
Il va de soi que ce complément de description n’est donné qu’à titre d’illustration de l’objet de l’invention et ne doit en aucun cas être interprété comme une limitation de cet objet.
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d’exemples de réalisation donnés à titre purement indicatif et nullement limitatif en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels :
représente, de manière schématique en coupe, une couche de pérovskite inorganique déposée sur un substrat selon un mode de réalisation particulier de l’invention.
représente, de manière schématique en coupe, un empilement comprenant un support, un substrat et une couche de de pérovskite inorganique selon un mode de réalisation particulier de l’invention.
représente, de manière schématique en coupe, un empilement comprenant un support, un substrat, une couche intermédiaire et une couche de pérovskite inorganique selon un mode de réalisation particulier de l’invention.
représente, de manière schématique, et en coupe, un four de CSS selon un mode de réalisation particulier de l’invention.
représente, de manière schématique, et en coupe, un suscepteur et un couvercle d’un four de CSS selon un mode de réalisation particulier de l’invention.
représente des diffractogrammes de rayons X d’une poudre de PbBr2, d’une poudre de CsBr, et d’une poudre de CsPbBR3 obtenue par co-broyage, selon un mode de réalisation particulier de l’invention, ainsi que les pics attendus pour une poudre de CsPbBR3 (carte PDF 00-054-0752, diagramme en bâtons).
un cliché photographique représentant un dépôt sur un substrat en verre réalisé à partir d’une cible de CsPbBR3, selon un mode de réalisation particulier de l’invention.
Les différentes parties représentées sur les figures ne le sont pas nécessairement selon une échelle uniforme, pour rendre les figures plus lisibles.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
Bien que cela ne soit aucunement limitatif, l’invention est particulièrement intéressante pour la fabrication de dispositifs électroniques, optique ou optoélectroniques à base de pérovskite inorganique (ou par exemple, il peut s’agir de LED, de photo-détecteur, de scintillateur, ou encore de transistor).
L’invention trouve des applications dans les domaines suivants :
- Détection de rayonnement X pour le médical, notamment pour les applications centrées sur la mammographie (détection d’un rayonnement centré autour de 18-20 keV, norme IEC 62220-1-2:2007), imageur pour la radiographie X conventionnelle (détection d’un rayonnement centré autour de 50 keV, RQA5 norme IEC 62220-1, ou centrée sur 90keV, RQA9 norme IEC 62220-1) ; dans ces deux cas, l’épaisseur de la couche ABX3est épaisse pour absorber une part significative du rayonnement (typiquement de 0,1 mm à 2 mm),
- Photovoltaïque, ou photo-détecteur UV, visible ou infrarouge, avec de faibles épaisseurs de couche de pérovskite inorganique ABX3(typiquement de 100 nm – 2µm),
- Détection rayonnement X dur ou gamma avec de fortes épaisseurs de pérovskite inorganique ABX3(typiquement de 1 mm à 10 mm).
Le procédé de fabrication d’une couche 1 de pérovskite inorganique comprend les étapes suivantes :
a) fournir un substrat 10 et une cible inorganique 20,
b) positionner le substrat 10 et la cible 20, dans un four de sublimation à faible distance,
c) déposer une couche de pérovskite inorganique 1 sur le substrat 10 par sublimation de la cible 20.
Le procédé permet de former une couche 1 de matériau pérovskite (PVK) sur un substrat 10. L’épaisseur de la couche 1 peut aller de 100nm à 10mm en fonction des applications visées. La composition de la couche de pérovskite est homogène quelle que soit l’épaisseur de la couche formée.
De manière générale, cette invention s’applique pour toute pérovskite de formule chimique générale ABX3, y compris des compositions mixtes telles que A(1) 1-(y2+…+yn)A(2) y2…A(n) ynB(1) 1-(z2+…+zm)B(2) z2…B(m) zmX(1) 3-(x2+…+xp)X(2) x2…X(p) xpavec A(n)et B(n)des cations et X(n)des anions, les compositions respectant la neutralité électronique, avec y2et ynles proportions respectives des cations A(2)et A(n), z2et zmles proportions respectives des cations B(2)et B(m), et x2et xples proportions respectives des anions X(2)et X(p).
Selon une première variante de réalisation :
A est choisi parmi Cs, Rb, K, Li, et Na,
B est choisi parmi Pb, Sn, Ge, Hg et Cd,
X est choisi parmi Cl, Br, I, et F.
De préférence, il s’agit de CsPbBr3. Par exemple, pour la mammographie (énergie ~ 18keV), une épaisseur de 200µm de CsPbBr3permet d’absorber 99,9% du signal, et pour la radiographie générale (énergie centrée vers 50keV) une couche de 700µm de CsPbBr3permet d’absorber de manière similaire à 600µm de CsI (standard détection indirecte), ce qui représente environ 90% d’absorption.
Selon une deuxième variante de réalisation, il est également possible d’avoir des alliages de 2 à 5 éléments sur un des sites, sur deux des sites ou sur les trois sites A, B et X. Par exemple, on peut choisir un matériau avec X=ClkBrlI1-k-lavec 0≤k,l≤1 et 0≤k+l≤1. Il en va de même pour les sites A et B.
Selon une troisième variante de réalisation, il est également possible d’avoir des mailles doubles avec A= A’2, B=C’1+D’3+et X3=X’6soit un matériau de formule A’2C1+D3+X6avec :
A’ choisi parmi Cs, Rb, K, Li, et Na,
X’ choisi parmi Cl, Br, I, et F
C’1+choisi parmi Ag, Au, Tl, Li, Na, K, et Rb
et D3+choisi parmi Al, Ga, In, Sb, et Bi.
De préférence, selon cette variante, le matériau pérovskite a pour formule Cs2AgBiBr6.
L’invention s’applique également à toutes autres compositions s’apparentant à des pérovskites : des matériaux de composition A2B4+X6comme par exemple Cs2Te4+I6, des matériaux de composition A3B2 3+X9comme par exemple Cs3Bi2I9, ou d’autres type de matériaux (Chalcogénides, Rudorffites…).
Dans le cas où la cible 20 est de formule ABX3, la cible 20 peut être formée d’un mélange de particules élémentaires A, B et X.
Selon d’autres modes de réalisation, la cible 20 de formule ABX3peut être formée :
- d’un mélange de particules binaires AX et BX2,
- d’un mélange de particules AX, BX2et ABX3,
- de particules ABX3, ce qui permet d’avoir directement la bonne composition et la bonne phase du matériau à sublimer ; ces particules pourront, par exemple, être des petits monocristaux formés par voie liquide, par Bridgman ou autre solution.
Il est également possible d’utiliser des mélanges comprenant plus de deux types de particules binaires. Par exemple, le composé Cs2AgBiBr6peut être obtenu à partir de précurseurs CsBr, AgBr, et BiBr3.
Dans le cas où la cible 20 est de formule A’2C1+D3+X6, la cible peut être composée :
- d’un mélange de particules binaires A’X, C1+X et D3+X3,
- d’un mélange de particules A’X, C1+X et D3+X3et A’2C1+D3+X6,
- de particules A’2C1+D3+X6, ce qui permet d’avoir directement la bonne composition et la bonne phase du matériau à sublimer.
Des compositions plus complexes et/ou mettant en jeu un plus grand nombre de précurseurs peuvent également être envisagées.
Selon un mode de réalisation particulier, la cible 20 forme une galette solide (autrement dit les particules sont agglomérées). Préférentiellement, la cible 20 est une galette solide de 1 à 10 mm d’épaisseur. Par exemple, elle a une épaisseur de 3 mm.
Selon un mode de réalisation particulier, la cible 20 est fabriquée à partir de monocristaux d’ABX3. La cible peut être soit découpée aux dimensions adéquates dans un monocristal d’ABX3de dimensions supérieure, soit par assemblage de monocristaux de taille inférieure (typiquement de taille millimétrique ou centimétrique). Une étape de découpe/polissage supplémentaire peut être nécessaire lors de l’assemblage des monocristaux de taille inférieure afin d’assurer que ceux-ci sont bien jointifs et forment un pavage plan. Le (les) monocristal(aux) utilisé(s) pour la fabrication de la cible peuvent être formés par voie liquide, par Bridgman ou autre solution.
Selon un autre mode de réalisation particulier, les particules de la cible 20 peuvent former un lit de poudres.
La taille caractéristique (ou la granulométrie) des particules formant la cible 20 va, par exemple, de 5 µm à 1000 µm, et de préférence de 20 µm à 100 µm.
Selon un mode de réalisation particulier, la cible 20 est formée d’un film de pérovskite inorganique déposé sur un substrat, de préférence compatible avec de hautes températures, par exemple sur un substrat en verre. Ce film peut être constitué de pérovskite de type ABX3comme CsPbBr3.
Le film est continu. Le film est homogène.
Le film de la cible 20 peut être obtenu par dépôt CSS à partir d’une autre cible (dite cible intermédiaire) ou par toute autre méthode de dépôt, comme par exemple par croissance en solution ou par évaporation.
Un tel film peut servir pour former des couches fines, intermédiaires ou épaisses. L’épaisseur du film formant la cible 20 est supérieure ou égale à l’épaisseur de la couche à déposer 1. De préférence, l’épaisseur du film formant la cible 20 est strictement supérieure à l’épaisseur de la couche à déposer 1.
Par exemple, un film de 0,5 mm peut être utilisé pour former une couche 1 de pérovskite inorganique de 0,4 mm d’épaisseur.
De préférence, l’épaisseur du film de la cible 20 est au moins 10 fois et encore plus préférentiellement au moins 100 fois supérieure à l’épaisseur la couche à déposer 1. Ce mode de réalisation est particulièrement avantageux pour former des couches 1 fines de pérovskite inorganique. Avantageusement, la cible 20 peut servir pour plusieurs dépôts (par exemple pour au moins 3 dépôts et préférentiellement pour plus de 20 dépôts).
Par exemple, un film de 0,5 mm peut être utilisé pour former plus de 100 couches 1 de pérovskite inorganique de 200 nm d’épaisseur.
La dimension de la cible 20, formée d’un lit de poudre ou de particules agglomérées, ou encore d’un film, peut aller, par exemple, de 1cm2à 1m2.
La dimension de la cible 20 correspond à la taille du dépôt à réaliser. Par exemple, pour un dépôt de 40x40 cm2, on utilise une cible de même dimension.
La cible 20 peut être un monobloc ou un ensemble d’éléments agencés de manière à former un pavage de la taille du substrat 10.
Le substrat 10 sur lequel est déposée la couche 1 de pérovskite inorganique peut être en verre, en polyimide, par exemple en Kapton®, ou encore en silicium. Le substrat peut être une matrice de détecteur TFT ou une matrice de détecteur CMOS. La nature du substrat dépend de l’application visée et des températures utilisées lors du procédé.
Le substrat 10 peut lui-même être positionné sur un support 11. Par exemple, on peut utiliser une matrice TFT sur un support en polyimide.
Selon un mode de réalisation avantageux, le substrat 10 peut être recouvert par une couche intermédiaire 12 (ou sous-couche).
A l’issue de l’étape c), on peut donc obtenir un empilement comprenant et de préférence constitué par :
- un substrat 10 et une couche de pérovskite 1 (figure 1),
- un support 11, un substrat 10 et une couche de pérovskite 1 (figure 2),
- un substrat 10, une couche intermédiaire 12 et une couche de pérovskite 1,
- un support 11, un substrat 10, une couche intermédiaire 12 et une couche de pérovskite 1 (figure 3).
Selon une première variante de réalisation, la couche intermédiaire 12 est une couche de même nature que la couche de pérovskite inorganique à déposer, i.e. la couche intermédiaire 12 est une couche de formule ABX3. Cette couche aide à la croissance de la couche formée à l’étape c). Elle peut notamment jouer non seulement le rôle de couche d’accroche, mais aussi et surtout d’aide à la cristallisation. La présence de la sous-couche en ABX3sur le substrat permet une homoépitaxie de la couche principale.
Selon une deuxième variante de réalisation, la couche intermédiaire 12 est en ABX3:D avec D représentant un élément dopant dans la matrice ABX3. D peut être un élément exogène placé en interstitiel ou substitutionnel, une lacune dans la matrice ABX3ou tout autre mécanisme de dopage. D peut par exemple être du Bi3+ou du Sn4+placé en substitutionnel par rapport au Pb2+. Ce dopage permet d’obtenir une sous-couche de dopage (p ou n) différent du dopage de la couche principale (elle-même dopée p, n ou intrinsèque). Le rôle de cette sous-couche dopée est d’assurer un meilleur contact électrique avec le reste du dispositif.
Selon une troisième variante de réalisation, la couche intermédiaire 12 est en une pérovskite constituée d’élément partiellement ou totalement différent. Par exemple une sous couche en AB(X1-zYz)3. Un alliage (ou une substitution des éléments) est possible sur un, plusieurs ou tous les sites A, B et X. On peut également envisager une sous-couche hybride organique-inorganique type CH3NH3PbX3. Le but de la sous couche est d’exhiber des propriétés optoélectroniques différentes (énergie de bande interdite, affinité électronique, potentiel d’ionisation) afin d’optimiser le fonctionnement du dispositif.
Selon une quatrième variante de réalisation, la couche intermédiaire 12 est de nature totalement différente. Il peut s’agir d’une couche cristalline ou d’une couche amorphe. Dans ce cas, le rôle envisagé de la sous-couche est de jouer le rôle de couche tampon afin de compenser la différence de coefficient de dilatation thermique entre la couche principale et le substrat. Cette couche devra être choisie en fonction du substrat, de son coefficient de dilatation thermique et de sa capacité à absorber les contraintes. Par exemple, cette sous-couche pourrait être :
- une pérovskite hybride (organique-inorganique) de type Ruddlesden-Popper ou Dion Jacobson comportant une partie de nature organique qui permettrait de relâcher les contraintes mécaniques résiduelles liées aux CTE différentiels,
- une couche polymère réticulée ou non réticulée,
- un mélange de polymère(s) et de pérovskite(s), ou de petite(s) molécule(s) organiques et de pérovskite(s),
- une couche mince polycristalline (<10µm) de pérovskite avec ou sans agent réticulant pour maintenir une cohésion entre les grains via des forces ioniques ou de Wan der Waals (exemples : dihydrochlorure de 1,6-diaminohexane (CAS : 6055-52-3)),
- une couche ou multi-couche comprenant des matériaux ductiles, type Zn, Pb, Al, Sn, …
- une couche ou multi-couche de matériaux quelconques avec des CTE intermédiaires entre ceux de la PVK et du substrat. Le choix des matériaux dépend du couple substrat/PVK déposée,
- une multi-couche possédant des matériaux sous contrainte en compression/tension capable de compenser les contraintes en tension/compression dues à la dilatation thermique. Le choix des matériaux dépend du couple substrat/couche de PVK déposée.
La sous-couche peut être déposée de manière continue sur toute la surface, ou de manière localisée en utilisant des techniques de dépôt directe (jet d’encre, sérigraphie…) ou en utilisant les techniques de lithographie et photolithographie.
La couche intermédiaire 12 peut jouer un ou plusieurs des rôles/buts précités. Par exemple une couche ABX3:D déposée par évaporation peut à la fois servir de couche de contact électrique et permettre l’homoépitaxie de la couche principale.
Si la nature de la sous-couche est différente de la couche déposée lors de l’étape c) mais avec un paramètre de maille comparable, elle peut néanmoins favoriser la croissance de cette couche par hétéroépitaxie.
La couche intermédiaire a une épaisseur inférieure à l’épaisseur de la couche déposée lors de l’étape c). L’épaisseur de la couche intermédiaire peut aller de quelques dizaines de nanomètres à quelques microns.
Une couche intermédiaire 12 en pérovskite peut être déposée par CSS (avec une cible différente), par évaporation sous vide, par voie liquide ou tout autre méthode de dépôt des PVK inorganique et hybride organique/inorganique. A titre illustratif et non limitatif, le dépôt par voie liquide peut être réalisé par dépôt à la tournette (ou « spin coating »), en solvant, par ablation laser pulsée (PLD « Pulsed laser Deposition ») ou par dépôt par bain chimique (CBD « Chemical Bath Deposition »).
Autrement, la couche intermédiaire 12 peut être déposée par des méthodes de dépôt de couches minces sous vide (évaporation, pulvérisation cathodique) ou par des méthodes de dépôt comme le dépôt par couches atomiques (ALD pour « Atomic Layer Deposition »), l’électrodéposition, ou la croissance en solution.
La couche intermédiaire 12 peut également être déposée à partir de la même cible que celle utilisée pour la couche principale de pérovskite (étape c). La composition de la cible 20 varie alors dans son épaisseur (autrement dit, la cible est formée de deux parties différentes, chacune des parties correspondant à une composition particulière). La partie supérieure de la cible est constituée des éléments constitutifs de la couche intermédiaire 12, la partie inférieure de la cible est constituée des éléments constitutifs de la couche principale 10. La partie supérieure de la cible est plus fine (0.1 µm-100µm) que sa partie inférieure (100 µm – 10 mm). Cette cible en bicouche peut par exemple être, par exemple, fabriquée en compactant des poudres différentes sur une cible déjà compactée, par implantation ionique dans une cible ou autre méthode.
L’étape c) est réalisée avec un dispositif CSS classique 100 tel que celui représenté à titre illustratif et non limitatif sur les figures 4 et 5. Cependant, il pourrait s’agir de tout autre dispositif de CSS.
Le four CSS 100 comprend un réacteur 102 autour duquel est positionné un système de chauffage. Par exemple, il peut s’agir de lampes 104 (figure 4) ou de toute autre système de chauffage (résistance par exemple).
Le réacteur 102 peut être en quartz, en graphite, en métal.
Le réacteur 102 peut être tubulaire comme sur la figure 1.
Le four 100 comprend également un suscepteur 106 (aussi appelé bloc source) et un couvercle 108 (aussi appelé bloc substrat). Le suscepteur 106 et le couvercle 108 sont en des matériaux thermiquement conducteurs, pouvant résister à la pression, au vide et à de fortes températures. Ils sont, de préférence, en graphite.
Le substrat 10 et la cible 20 sont positionnés entre le suscepteur 106 et le couvercle 108.
De préférence, le substrat 10 est en contact direct avec le couvercle 108 qui maintient sa température à la valeur de consigne.
La cible 20 de PVK à déposer est disposée sur le suscepteur 106.
Le substrat 10 est à faible distance de la cible 20 (typiquement de 0,5 mm à 5 mm, par exemple 2 mm). On choisira un compromis entre une distance suffisamment proche pour avoir une vitesse de dépôt élevée et une distance suffisante pour pouvoir maximiser et maintenir le gradient thermique au cours du dépôt.
Un ou plusieurs espaceurs 112 en matériau isolant thermique (par exemple verre, quartz, ou alumine) servent à maintenir le substrat 10 à faible distance de la cible 20.
Le couvercle 108 peut être maintenu plaqué sur le substrat par un système de fermeture dans le suscepteur 106 non représenté (par exemple une vis ou tout autre système de fixation).
Le suscepteur 106 et le couvercle 108 possèdent chacun un thermocouple 114 ou tout autre système (pyromètre, …) pour mesurer et piloter leur température.
Un système de chauffage (lampe, résistances, …) permet de réguler la température du suscepteur 106 (Tcible) et du couvercle 108 (Tsubstrat) dans une gamme pouvant aller de 20°C à 600°C. Des rampes de montée en température sont pilotables dans une gamme, par exemple, de 0,1°C/s à 10°C/s. Le suscepteur 106 (Tcible) et le couvercle 108 (Tsubstrat) peuvent être piloté par des rampes (ou séquences de rampes) de température, de manière indépendante. Ainsi, il est possible d’ajuster les cinétiques de sublimation de la cible et les températures de condensation sur le substrat de façon à bien contrôler la morphologie de la couche suivant l’épaisseur déposée. En particulier, ces paramètres peuvent jouer sur la dimension des grains de la couche polycristalline ainsi déposée sur le substrat.
Il est possible d’ajouter des dispositifs de refroidissement spécifique pour le couvercle 108 (par exemple, tuyauterie intégrée pour liquide de refroidissement, écran de protection contre le rayonnement du suscepteur, radiateurs
Le dispositif 100 est relié à un système à une arrivée de gaz inerte 116 (tel que de l’argon ou N2).
Le dispositif 100 peut également être relié à une arrivée de gaz oxydant (tel que O2) ou à une arrive de gaz réducteur (tel que H2).
Le dispositif 100 comprend une sortie de gaz 122, reliée à un système de pompage permettant d’atteindre un vide Pfourallant, par exemple, de 0,00001 Pa – 1 Pa. La valeur Pfourdépend du four CSS utilisé.
Lors de l’étape c), la cible est sublimée. Le dépôt par sublimation se fait en chauffant le suscepteur 106 et le couvercle 108 sous vide.
Lors de l’étape c), la température du substrat Tsubest inférieure à la température de la cible Tcibleafin de créer un gradient thermique. Lors de l’étape c), le substrat est, avantageusement, maintenu à une température contrôlée. Il en va de même pour la cible.
La différence de température Tcible- Tsubest de 20°C à 350°C, de préférence de 50°C à 250°C et encore plus préférentiellement de 100°C à 250°C, par exemple de 150°C.
Les températures visées dépendent du matériau à déposer et sont ajustées en fonction de son diagramme de phase. Par exemple, pour le matériau CsPbBr3, on pourra choisir Tcible= 400°C (± 100°C) et Tsubstrat= 250°C (± 100°C).
On peut effectuer, par exemple, des rampes de montée en température comprises entre 0,2°C/s et 10°C/s, par exemple de 1°C/s.
Selon une première variante de réalisation, l’étape de dépôt (sublimation) est effectuée à basse pression (typiquement inférieure à 1Pa). Avantageusement, la pression lors de l’étape c) va de 0,001 Pa à 1 Pa. Par exemple, on peut choisir Pfour= 0,01 Pa.
Pour réaliser l’étape c), on peut effectuer des cycles pompe/purge gaz neutre pour évacuer l’oxygène du dispositif 100 et le mettre à basse pression.
Selon d’autres variantes de réalisation, pour favoriser la croissance des grains (germination, nucléation puis croissance), il peut être intéressant de travailler lors de l’étape c) sous atmosphère oxydante ou sous atmosphère réductrice.
L’atmosphère oxydante peut être obtenue en fixant une pression partielle faible (de préférence de 0,1 à 10 Pa, par exemple de 1 Pa) en Ar:O2(1 at% < O2< 10 at%)) pendant cette étape.
L’atmosphère réductrice peut être obtenue en fixant une pression partielle faible (de préférence de 0,1 à 10 Pa, par exemple de 1 Pa), en Ar:H2(1 at% < H2< 10 at%)) pendant cette étape.
Le temps de dépôt dépend de l’épaisseur visée. Par exemple, pour des applications détection de rayon X pour le médical, les épaisseurs visées sont de 100 µm à 2 mm et on choisira des temps de dépôts de 15 min à 5 h.
Après l’étape c), la couche de pérovskite formée est refroidie. Le refroidissement peut être naturel ou piloté par des rampes. Un système de refroidissement rapide (par eau ou liquide réfrigérant dans des tuyaux insérés dans suscepteur et couvercle) est également envisageable.
Selon un mode de réalisation particulier, le procédé comprend une étape additionnelle à haute pression, entre l’étape b) et l’étape c).
Par haute pression, on entend une pression supérieure à 103Pa, par exemple de l’ordre de 105Pa. Cette étape est particulièrement avantageuse dans le cas de l’utilisation d’une cible 20 comprenant un mélange de poudres, par exemple un mélange de poudres AX et BX2. En effet, cette étape à haute pression permet l’obtention de la phase ABX3(grâce à la réaction AX+BX2ABX3) avant la sublimation de la cible 20 et donc de sublimer uniquement la bonne phase cristallographique. Un dépôt de très bonne qualité est donc obtenu. Cette variante est également particulièrement intéressante dans le cas d’une cible 20 formée d’un lit de poudre puisqu’elle permet d’agglomérer les particules et/ou de compacter la cible.
Le procédé peut également comprendre, avant l’étape a), une étape au cours de laquelle on fabrique la cible 20 de formule ABX3.
La fabrication de la cible nécessite de mettre en forme des particules de manière à former une cible.
Les particules peuvent être obtenues par broyage ou par co-broyage.
La mise en forme peut être réalisée en pressant les particules de manière à obtenir une cible solide.
Selon une première variante de réalisation, les particules formant la cible sont obtenues par broyage d’un matériau de formule ABX3. L’étape de broyage permet d’ajuster la taille des particules.
Selon une deuxième variante de réalisation, les particules formant la cible sont obtenues par co-broyage d’un premier matériau de formule AX et d’un deuxième matériau de formule BX2.
Selon une troisième variante de réalisation, les particules formant la cible peuvent être obtenues par co-broyage de trois matériaux A, B et X.
Les quantités relatives des différents matériaux seront choisies de manière à former une cible de formule ABX3.
L’étape de broyage ou de co-broyage peut être réalisée dans un broyeur planétaire à billes.
De préférence, les particules formant la cible 20 sont obtenues par mécanosynthèse. La mécanosynthèse consiste à réaliser un co-broyage très énergique de matériaux purs ou pré-alliés dans un broyeur à haute énergie, jusqu’à l’obtention d’une poudre dont les particules sont monophasées ou polyphasées. Par exemple, le mélange de AX et BX2peut conduire à l’obtention de particules monophasées (ABX3) ou d’un mélange ABX3+ AX+ BX2.
Un broyage énergétique est induit par exemple par :
- une masse de billes importante par rapport à la masse de poudre (au moins 2 fois supérieure, par exemple 15 fois supérieure), et/ou
- une vitesse de rotation élevée (typiquement de 50 tours/min à 700 tours/min, par exemple 300 tours/min), qui dépend du broyeur utilisé ainsi que de la masse de billes et de poudres, et/ou
- un temps de broyage important (entre 1h et 10h, par exemple 5h).
Selon un autre mode de réalisation, les particules ne sont pas co- broyées avant de mettre en forme la cible. Par exemple, lorsque la poudre comprend un mélange de particules différentes, par exemple AX et BX2, il est possible de supprimer la phase de co-broyage. Dans ce cas, la formation d’ABX3peut se faire :
- soit dans la cible avant sublimation (dans le four de CSS) lors de l’étape à haute pression suivant la réaction AX+BX2ABX3
- soit directement sur le substrat suivant la réaction AX+BX2->ABX3après sublimation séparée de AX et BX2 ;Il convient dans ce cas d’ajuster les quantités d’AX et BX2en fonction de leur température de sublimation afin de maintenir la composition ABX3finale dans le dépôt. Dans un cas particulier de l’invention, la composition de la cible n’est pas stœchiométrique, mais les conditions de dépôts et les vitesses relatives de dépôt des différents précurseurs conduisent à une couche stœchiométrique sur le substrat sur lequel se fait le dépôt.
L’avantage de cette variante est de supprimer l’étape de broyage, conduisant ainsi à un gain de temps et de coût.
Selon un mode de réalisation particulier, la poudre de formule ABX3est pressée pour former une galette (ou cible) solide. Autrement dit les particules sont agglomérées.
Une presse manuelle peut être utilisée. La pression à appliquer est comprise entre 105Pa.cm-2et 108Pa.cm-2, par exemple 107Pa.cm-2.
En variante de la presse manuelle, on peut presser en chauffant (par exemple à T=250°C±200°C) pour améliorer la compacité de la cible et favoriser la formation ABX3dans la cible.
Le pressage en chauffant peut notamment se faire par frittage flash (ou SPS pour « Spark Plasma Sintering ») qui permet une bonne compacité en maintenant une granulométrie fine (cible plus homogène).
Selon un autre mode de réalisation particulier, l’étape de pressage n’est pas nécessaire si l’on souhaite utiliser un lit de poudres pour le procédé CSS. Dans ce cas, la quantité nécessaire de poudre (un mélange AX/BX2ou encore ABX3) est disposée directement sur le suscepteur 106 ou sur un support positionné sur le suscepteur 106. Dans le cas du mélange AX/BX2il peut être nécessaire d’ajuster les quantités d’AX et BX2en fonction de leur température de sublimation afin de maintenir la composition ABX3finale dans le dépôt.
La suppression de l’étape de pressage représente un gain de temps et de coût.
La masse de poudre à utiliser pour former la cible dépend de la taille et de l’épaisseur de la cible souhaitée, par exemple on utilisera de 4 à 5 g.cm-3.
La manipulation de poudre se fait, préférentiellement, en boîte à gants sous atmosphère inerte (Ar ou N2) avec un faible taux d’O2et H2O.
Exemple s illustratif s et non limitatif s de mode s de réalisation :
Procédé de fabrication d’une couche épaisse de CsPbBr 3 -
Dans cet exemple, on fabrique, dans un premier temps, une cible de CsPbBr3de 3mm d’épaisseur pour une surface de 40x40cm2.
La cible est fabriquée à partir de particules de AX et de particules de BX2 avec A=Cs, B=Pb et X=Br.
Les poudres de AX et les poudres de BX2sont disponibles dans le commerce. Elles ont une pureté supérieure à 99% (de 99% à 99,999%). Chacune de ces poudres est blanche.
L’ouverture des contenants des poudres et la manipulation de poudre se fait en boîte à gants sous atmosphère inerte (Ar ou N2) avec un faible taux d’O2et H2O.
Une masse définie de chaque poudre est prélevée de manière stœchiométrique pour que la composition finale du mélange soit ABX3. Soit mTla masse de la cible d’ABX3visée. Les masses respectives d’AX (mAX) et de BX2(mBX) à prélever sont donc :
[Math 1]

[Math 2]

avec MA, MB, et MXsont les masses molaires des éléments A, B et X respectivement.
Pour préparer une cible de 10 g de CsPbBr3, il faut prélever 3,67 g de CsBr et 6,33 g de PbBr2.
Les deux poudres sont placées dans un bol de broyage (en acier inox, carbure de tungstène ou autre) avec une masse de billes de broyage mbilles15 fois supérieure à la masse totale mTde poudre. Le choix de la taille de bol est piloté par la quantité de poudre : on choisira, par exemple, le bol pour que l’ensemble des billes et de la poudre remplisse environ à 1/3 le bol. Le bol est hermétiquement fermé pour être placé dans un broyeur planétaire.
La vitesse de rotation vRest élevée (~ 300 tours par minutes) et le temps de broyage est d’environ 5h.
Le changement de couleur de la poudre qui passe de blanc à orange est une indication de la formation de la phase ABX3. Des caractérisations en diffraction de rayon X sur poudre permettent dans un second temps de faire une analyse qualitative et quantitative de la composition obtenue. Les pics de la poudre co-broyée (cible) correspondent à ceux attendus pour la phase CsPbBr3 confirmant que la cible est bien dans la phase cristallographique attendue (figure 6).
La poudre ainsi obtenue est ensuite pressée pour former une galette solide. Une presse manuelle peut être utilisée. L’ordre de grandeur de la pression à appliquer est de 107Pa.cm-2. La masse de poudre utilisée est d’environ 4.5 g.cm-3.
Le dépôt de la couche épaisse d’ABX3se fait ensuite dans un four de CSS classique.
Des cycles pompe/purge Ar du four sont effectués pour évacuer l’oxygène puis le four est mis à basse pression (0.1 Pa).
Le dépôt par sublimation se fait en chauffant suscepteur 106 et couvercle 108, avec Tcible= 400°C (± 100°C) et Tsubstrat= 250°C (± 100°C). La température du substrat 10 est inférieure de 150°C à la température de la cible 10.
Les rampes de montée en température sont de 1°C/s.
On utilise une cible circulaire et un espaceur ayant un trou traversant de même dimension que la cible.
La figure 7 représente le dépôt obtenu sur un substrat en verre. Le dépôt a la forme de la cible et du trou traversant de l’espaceur.
Le temps de dépôt dépend de l’épaisseur visée. Pour des applications de détection de rayon X pour le médical, les épaisseurs visées sont de 100 µm à 2 mm. On choisira en conséquence des temps de dépôt de 15 min à 5 h.
Si l’on rajoute une étape à haute pression, avant l’étape c), on peut réaliser le cycle suivant :
- étape haute pression : Tcible~ 300°C, Tsubstrat~ 150°C, Pfour= 105Pa en Ar (> 103Pa), durée 30 min,
- étape c) : Tcible~ 400°C, Tsubstrat~ 250°C, Pfour= 0.1 Pa en Ar (< 10 Pa), durée 2h.
Procédé de fabrication d’un détecteur de rayon X pour la mammographie :
Les détecteurs utilisés pour la mammographie font typiquement 20x24 cm2et sont optimisés pour détecter le rayonnement à 18-20 keV (norme IEC 62220-1-2:2007).
Pour cette application, on peut envisager un substrat souple, par exemple une matrice de TFT déposée sur un support polyimide.
Le procédé de fabrication comprend les étapes suivantes :
- Fournir une matrice TFT sur polyimide ; pas des pixels de la matrice TFT : 75µm.
- Déposer une (ou une superposition de) couche pouvant bloquer les électrons (par exemple NiOx ou AlOx) par ALD (« Atomic Layer Deposition ») ou par toute autre méthode comme par exemple par évaporation, pulvérisation cathodique, ou encore par dépôt par voie liquide ; à titre d’exemple, on peut déposer un polymère, tel que le PTAA ou le Poly[bis(4-phényl) (2,4,6-triméthylphényl)amine), par dépôt à la tournette (« spin-coating »), ou encore une molécule par exemple Spiro-OMeTAD (CAS : 207739-72-8) par évaporation sous vide.
- Fabriquer 16 cibles de CsPbBr3de surface 5x6 cm2et de 0,7 mm d’épaisseur en mélangeant 57 g de CsBr et 98 g de PbBr2dans un bol de broyage avec 600 g de billes acier pendant 5h à 300 tours/min puis en pressant successivement les 16 cibles dans une presse automatique avec une pression de 3x108Pa.
- Positionner les 16 cibles dans un four graphite de dimension 20 x 24 cm2à 2 mm du substrat.
- Déposer une couche de CsPbBr3de 500 µm d’épaisseur par CSS avec les conditions suivantes : 400°C (cible)/225°C (substrat) pendant 1h30 à P=0,01 Pa.
- Déposer une (ou une superposition de) couche bloqueur de trous (TiO2:Mg, Nb2O5, CdS, C60, 60PCBM, SnO2, ZnO…) et une électrode supérieure (par exemple en métal, oxyde transparent conducteur, …).
Procédé de fabrication d’un imageur pour la radiographie X (main, thorax, articulation, fracture,…) :
Les imageurs pour la radiographie X sont de dimension 42x42 cm2et le rayonnement utilisé est centré autour de 50 keV (RQA5 norme IEC 62220-1).
Le procédé comprend les étapes successives suivantes :
- Fournir un support rigide (verre) ou souple (polyimide) sur lequel est déposé une matrice de TFT (pas des pixels 180 µm) ainsi qu’une (ou une superposition de) couche bloqueur de trous (TiO2:Mg, Nb2O5, CdS, SnO2, C60, 60PCBM…).
- Préparer 36 cibles carrées de 7x7 cm2de 1 mm épaisseur (soit environ 800 g de poudre : 300 g CsBr, 515 g PbBr2). Cobroyage des poudres avec une masse de billes 10 fois supérieure pendant 5h à 300 tours/min.
- Positionner les cibles et l’empilement support/substrat dans le four CSS, un espaceur maintenant le substrat à 2 mm des cibles.
- déposer une couche active de 0,8 mm de CsPbBr3 avec les conditions suivantes : 400°C (cible)/225°C (substrat) pendant 2h à P=0,01 Pa.
- Déposer une (ou une superposition de) couche bloqueur d’électrons et une électrode supérieure (par exemple en métal, oxyde transparent conducteur, …).
Procédé de fabrication d’un imageur pour la l’imagerie X en temps réel - pose d’une endoprothèse artérielle ( « stent » cardiaque) par exemple :
Les imageurs pour l’imagerie X en temps réel sont de dimensions réduites (21x21 cm2) mais le rayonnement utilisé est plus énergétique (RQA9, norme IEC 62220-1). L’architecture du détecteur est semblable (en réduisant les dimensions des cibles et four pour adapter à la taille visée), l’épaisseur de la couche de CsPbBr3est d’environ 1,2 mm. L’épaisseur des cibles est donc de 1,5 mm et le temps de dépôt environ 2h30.
Procédé de fabrication d’un module photovolt aïque à base de PVK inorganique :
Les épaisseurs de matériaux visées, relativement faibles (entre 100 nm et 2 µm), nécessitent des temps de dépôts plus courts. Le dépôt étant plus fin, il peut être obtenu à partir d’un lit de poudres. Par ailleurs, la surface du substrat (et donc de l’ensemble du four et suscepteur est plus importante) : typiquement 60 cm x 120 cm. On peut par exemple (exemple non restrictif) considérer le CsPb(I0.66Br0.33)3comme matériau absorbeur. Le procédé décrit uniquement le dépôt des différentes couches ; la partie mise en module standard par interconnexion P1-P3-P3 par exemple n’est pas décrite
Le procédé s’effectue de la manière suivante :
- fournir un support en verre + FTO (oxyde d’étain dopé au fluor) sur lequel est déposé une couche de transport d’électron (type TiO2déposée par voie liquide, ALD ou autre),
- fabriquer la cible en mélangeant 2 poudres de CsBr et PbI2afin d’obtenir une poudre comprenant CsBr et PbI2intimement mélangée et homogène, puis en répartissant uniformément la poudre CsBr/PbI2sur le suscepteur (prévoir environ 1g/cm2de poudre),
- déposer la couche de CsPb(I0.66Br0.34)3avec un dépôt CSS en 2 étapes :
dans un premier temps : Tcible~ 250°C (±50°C), Tsubstrat~ 100°C (±50°C), Pfour= 105Pa en Ar, durée 10 min pour obtenir la réaction CsBr + PbI2-> CsPb(I0.66Br0.33)3dans la cible
puis Tcible~ 350°C (±50°C), Tsubstrat~ 200°C (±50°C), Pfour= 0.1 Pa en Ar (< 10 Pa), durée 10 min ; sublimation de 500 nm de CsPb(I0.66Br0.33)3
- Déposer une couche de transport de trous (par exemple de type Spiro-OMeTAD (CAS : 207739-72-8) ou PTAA (Poly[bis(4-phényl) (2,4,6-triméthylphényl)amine)),
- Déposer l’électrode arrière (par exemple en Au ou Ag).
En variante, ce procédé peut être effectué sur une première cellule solaire en Si cristallin (au lieu du support verre/FTO) pour réaliser une cellule tandem Si/PVK. Pour l’application tandem, on pourra déposer une couche de CsPb(Cl0.34Br0.66)3au lieu de CsPb(I0.66Br0.33)3en utilisant des poudres CsCl et PbBr2pour avoir une énergie de bande interdite supérieure. Il conviendra également d’insérer une jonction tunnel sous la couche de FTO et de remplacer l’électrode arrière par une électrode transparente et conductrice (type oxyde transparent conducteur, tapis de nanofils argent, …).
Procédé de fabrication d’un imageur proche-infrarouge à base de PVK inorganique :
Les épaisseurs de matériaux visées, relativement faibles (entre 100 nm et 2 µm), nécessitent des temps de dépôts plus courts. Le dépôt étant plus fin, il peut être obtenu à partir d’un lit de poudres. On peut par exemple (exemple non restrictif) considérer le CsSnI3comme matériau absorbeur. Le procédé décrit uniquement le dépôt des différentes couches.
L’imageur pour le proche-infrarouge a des dimensions de 5x5 cm2et absorbe jusqu’à 940nm.
Le procédé de fabrication de l’imageur comprend les étapes successives suivantes :
- Fournir un support rigide (verre) ou souple (polyimide) sur lequel est déposé une matrice de TFT (pas des pixels 180 µm) ainsi qu’une couche ou une superposition de couches bloqueur de trous (TiO2:Mg, Nb2O5, CdS, SnO2, C60, 60PCBM…).
- Préparer une cible carrée de 5x5 cm2de 1 mm épaisseur par cobroyage des poudres avec une masse de billes 10 fois supérieure pendant 5h à 300 tours/min.
- Positionner les cibles et l’empilement support/substrat dans le four CSS, un espaceur maintenant le substrat à 2 mm des cibles.
- Déposer une couche active de 300 nm de CsSnI3avec les conditions suivantes : 400°C (cible)/225°C (substrat) pendant 2h à P=0,01 Pa.
- Déposer une couche ou une superposition de couches bloqueur d’électrons (PTAA) et une électrode supérieure semi-transparente (par exemple en oxyde transparent conducteur, …).
Procédé de fabrication d’un scintillateur pour détecter le rayonnement gamma pour des applications médicales (exemple de la scintigraphie, rayonnement à 140 keV ) :
Les scintillateurs sont des dispositifs de détection indirecte du rayonnement : celui-ci est transformé en lumière visible qui est à son tour capté par un photo-détecteur. L’utilisation d’un scintillateur peut se faire aussi bien pour la détection de rayonnement X (102– 105eV) ou gamma (> 105eV). Nous donnerons ici un exemple de scintillateur pour la détection gamma, mais le principe est le même pour la détection X.
Les détecteurs de rayonnement gamma sont utiles dans de nombreux domaines : le médical (la tomographie) mais aussi le domaine industriel (inspection non destructive, système de sécurité), le domaine géophysique (analyse nature du sol pour la recherche pétrolière), le domaine de la sécurité publique (contrôle des bagages, véhicules), le domaine de la recherche fondamentale.
Nous allons plus particulièrement décrire le procédé de fabrication d’un scintillateur pour détecter le rayonnement gamma pour des applications médicales (exemple de la scintigraphie, rayonnement à 140 keV). Les imageurs font 40x40 cm2.
Le procédé comprend les étapes suivantes :
- Fournir une matrice de TFT sur un support rigide (verre) sur laquelle est déposée une matrice de photo-détecteur organique ou silicium amorphe.
- Déposer une couche de CsPbBr3d’une épaisseur de 2 mm par CSS. La même méthode de dépôt est utilisée que pour le détecteur de rayon X pour la mammographie (pavage de 25 cibles 6x6 cm2) de 2,5 mm d’épaisseur. Le temps de dépôt est compris entre 3h et 4h.
- Déposer par pulvérisation cathodique une couche protectrice en aluminium.
REFERENCES
[1] Stoumpos, C.C., et al.,Crystal growth of the perovskite semiconductor CsPbBr3: a new material for high-energy radiation detection.Crystal growth & design, 2013. 13(7): p. 2722-2727.
[2] Yakunin, S., et al.,Detection of gamma photons using solution-grown single crystals of hybrid lead halide perovskites.Nature Photonics, 2016. 10(9): p. 585.
[3] Pan, W., et al.,Hot‐Pressed CsPbBr3 Quasi‐Monocrystalline Film for Sensitive Direct X‐ray Detection.Advanced Materials, 2019. 31(44): p. 1904405.
[4] WO 2017/031193 A1

Claims (17)

  1. Procédé de dépôt d’une couche de pérovskite inorganique (1) sur un substrat comprenant les étapes suivantes :
    a) fournir un substrat (10) et une cible (20) inorganique,
    b) positionner le substrat (10) et la cible (20), dans un four de sublimation à faible distance (100),
    c) déposer une couche de pérovskite inorganique (1) sur le substrat (10) par sublimation de la cible (20).
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de pérovskite inorganique (1) a pour formule A’2C1+D3+X6, A2B4+X6ou A3B2 3+X9avec A, A’, C, D et B des cations et X un anion.
  3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de pérovskite inorganique (1) a pour formule A(1) 1-(y2+…+yn)A(2) y2…A(n) ynB(1) 1-(z2+…+zm)B(2) z2…B(m) zmX(1) 3-(x2+…+xp)X(2) x2…X(p) xpavec A et B des cations et X des anions.
  4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de pérovskite inorganique (1) a pour formule ABX3avec A et B des cations et X un anion.
  5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la couche de pérovskite inorganique (1) est en CsPbBr3.
  6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la couche de pérovskite inorganique (1) a une épaisseur supérieure ou égale à 100 µm.
  7. Procédé selon l’une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que la cible (20) comprend des particules de formule ABX3.
  8. Procédé selon l’une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que la cible (20) comprend des particules de formule AX, des particules de formule BX2et éventuellement des particules de formule ABX3.
  9. Procédé selon l’une des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que la cible (20) fournie à l’étape a) est obtenue selon les étapes suivantes :
    - mécanosynthèse par co-broyage d’un premier matériau de formule AX et d’un deuxième matériau de formule BX2de manière à obtenir une poudre de formule ABX3,
    - pressage de la poudre de formule ABX3pour obtenir une cible solide de formule ABX3.
  10. Procédé selon l’une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que, avant l’étape c), le procédé comprend une étape additionnelle au cours de laquelle la cible (20) est chauffée à des températures de 100°C à 500°C et est soumise à une pression supérieure à 103Pa.
  11. Procédé selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la cible (20) est formée d’un film de pérovskite inorganique.
  12. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, lors de l’étape c), l’écart de température entre la cible (20) et le substrat (10) va de 50°C à 350°C, de préférence de 50°C à 200°C.
  13. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que l’étape c) est réalisée à une pression P inférieure à 1 Pa, et de préférence inférieure à 0,1Pa.
  14. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que l’étape c) est réalisée sous atmosphère réductrice ou sous atmosphère oxydante.
  15. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, avant l’étape c), le procédé comprend une étape au cours de laquelle une couche intermédiaire (12), de nature identique ou différente à la couche de pérovskite inorganique (1), est déposée sur le substrat (10).
  16. Empilement comprenant un substrat (10) et une couche de pérovskite inorganique (1) obtenue par le procédé selon l’une quelconque des revendications 1 ou 4 à 15, la couche de pérovskite inorganique étant en CsPbBr3et ayant une épaisseur supérieure ou égale à 100 µm.
  17. Utilisation d’un empilement tel que défini dans la revendication 16, pour des applications de détection X, en particulier dans le domaine médical.
FR2006842A 2020-06-30 2020-06-30 Procede de depot d’une couche de perovskite inorganique Active FR3111919B1 (fr)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2006842A FR3111919B1 (fr) 2020-06-30 2020-06-30 Procede de depot d’une couche de perovskite inorganique
US18/003,023 US20230242812A1 (en) 2020-06-30 2021-06-22 Method for depositing an inorganic perovskite layer
EP21740153.8A EP4172387A1 (fr) 2020-06-30 2021-06-22 Procede de depot d'une couche de perovskite inorganique
CN202180058859.6A CN116057211A (zh) 2020-06-30 2021-06-22 用于沉积无机钙钛矿层的方法
PCT/FR2021/051130 WO2022003271A1 (fr) 2020-06-30 2021-06-22 Procede de depot d'une couche de perovskite inorganique
KR1020237002992A KR20230029908A (ko) 2020-06-30 2021-06-22 무기 페로브스카이트 층의 증착 방법
JP2022581609A JP2023534160A (ja) 2020-06-30 2021-06-22 無機ペロブスカイト層を堆積させる方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2006842A FR3111919B1 (fr) 2020-06-30 2020-06-30 Procede de depot d’une couche de perovskite inorganique
FR2006842 2020-06-30

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR3111919A1 true FR3111919A1 (fr) 2021-12-31
FR3111919B1 FR3111919B1 (fr) 2022-08-26

Family

ID=73698913

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR2006842A Active FR3111919B1 (fr) 2020-06-30 2020-06-30 Procede de depot d’une couche de perovskite inorganique

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20230242812A1 (fr)
EP (1) EP4172387A1 (fr)
JP (1) JP2023534160A (fr)
KR (1) KR20230029908A (fr)
CN (1) CN116057211A (fr)
FR (1) FR3111919B1 (fr)
WO (1) WO2022003271A1 (fr)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113584436A (zh) * 2021-07-29 2021-11-02 郑州大学 一种基于非溶剂的钙钛矿薄膜、制备方法及应用
CN115000232A (zh) * 2022-06-16 2022-09-02 太原理工大学 一种基于Cs2AgBiBr6的近红外光电探测器及其制作方法
FR3141699A1 (fr) * 2022-11-03 2024-05-10 Trixell Procédé de dépôt d’une couche de matériaux inorganiques ou hybrides organiques/inorganiques sur un substrat

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022046887A1 (fr) * 2020-08-26 2022-03-03 Board Of Regents, The University Of Texas System Procédés de dépôt de couches ayant les mêmes caractéristiques stœchiométriques que le matériau source
FR3144397A1 (fr) * 2022-12-22 2024-06-28 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Dispositif à multicouche pour la détection des rayonnements et procédé de dépôt par sublimation
CN117119859B (zh) * 2023-10-18 2024-01-23 深圳市汉嵙新材料技术有限公司 钙钛矿太阳电池的制备装置及钙钛矿太阳电池的制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003050875A2 (fr) * 2001-12-10 2003-06-19 Commissariat A L'energie Atomique Procede de realisation d'un dispositif d'imagerie
WO2017031193A1 (fr) 2015-08-20 2017-02-23 The Hong Kong University Of Science And Technology Matériaux pérovskites organiques-inorganiques et dispositifs optoélectroniques fabriqués par sublimation en espace fermé
CN108832005A (zh) * 2018-06-25 2018-11-16 陕西师范大学 利用单源热蒸发法制备高效率CsPbBr3无机钙钛矿电池的方法
EP3506378A1 (fr) * 2017-09-22 2019-07-03 Hangzhou Microquanta Semiconductor Corporation Limited Dispositif destiné à améliorer l'uniformité de formation de film de pérovskite et procédé associé
CN110016646B (zh) * 2019-03-25 2020-06-02 华中科技大学 一种用于高能射线探测的铅基卤素钙钛矿膜的制备方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2016316984B2 (en) * 2015-09-02 2021-11-25 Oxford University Innovation Limited Double perovskite
EP3775065A4 (fr) * 2018-04-02 2021-12-22 The University of North Carolina at Chapel Hill Compositions de pérovskite comprenant des systèmes de solvants mixtes
CN113874541A (zh) * 2019-04-19 2021-12-31 亨特钙钛矿技术有限责任公司 无溶剂的钙钛矿沉积方法
WO2022046887A1 (fr) * 2020-08-26 2022-03-03 Board Of Regents, The University Of Texas System Procédés de dépôt de couches ayant les mêmes caractéristiques stœchiométriques que le matériau source

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003050875A2 (fr) * 2001-12-10 2003-06-19 Commissariat A L'energie Atomique Procede de realisation d'un dispositif d'imagerie
WO2017031193A1 (fr) 2015-08-20 2017-02-23 The Hong Kong University Of Science And Technology Matériaux pérovskites organiques-inorganiques et dispositifs optoélectroniques fabriqués par sublimation en espace fermé
EP3506378A1 (fr) * 2017-09-22 2019-07-03 Hangzhou Microquanta Semiconductor Corporation Limited Dispositif destiné à améliorer l'uniformité de formation de film de pérovskite et procédé associé
CN108832005A (zh) * 2018-06-25 2018-11-16 陕西师范大学 利用单源热蒸发法制备高效率CsPbBr3无机钙钛矿电池的方法
CN110016646B (zh) * 2019-03-25 2020-06-02 华中科技大学 一种用于高能射线探测的铅基卤素钙钛矿膜的制备方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LEIJTENS TOMAS ET AL: "Opportunities and challenges for tandem solar cells using metal halide perovskite semiconductors", NATURE ENERGY, NATURE PUBLISHING GROUP UK, LONDON, vol. 3, no. 10, 9 July 2018 (2018-07-09), pages 828 - 838, XP036609049, DOI: 10.1038/S41560-018-0190-4 *
PAN, W. ET AL.: "Hot-Pressed CsPbBr3 Quasi-Monocrystalline Film for Sensitive Direct X-ray Detection", ADVANCED MATERIALS, vol. 31, no. 44, 2019, pages 1904405
STOUMPOS, C.C. ET AL.: "Crystal growth of the perovskite semiconductor CsPbBr3: a new material for high-energy radiation detection", CRYSTAL GROWTH & DESIGN, vol. 13, no. 7, 2013, pages 2722 - 2727, XP055149023, DOI: 10.1021/cg400645t
YAKUNIN, S. ET AL.: "Détection of gamma photons using solution-grown single crystals of hybrid lead halide perovskites", NATURE PHOTONICS, vol. 10, no. 9, 2016, pages 585

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113584436A (zh) * 2021-07-29 2021-11-02 郑州大学 一种基于非溶剂的钙钛矿薄膜、制备方法及应用
CN115000232A (zh) * 2022-06-16 2022-09-02 太原理工大学 一种基于Cs2AgBiBr6的近红外光电探测器及其制作方法
FR3141699A1 (fr) * 2022-11-03 2024-05-10 Trixell Procédé de dépôt d’une couche de matériaux inorganiques ou hybrides organiques/inorganiques sur un substrat
WO2024094525A1 (fr) * 2022-11-03 2024-05-10 Trixell Procede de depot d'une couche de materiaux inorganiques ou hybrides organiques/inorganiques sur un substrat

Also Published As

Publication number Publication date
KR20230029908A (ko) 2023-03-03
JP2023534160A (ja) 2023-08-08
EP4172387A1 (fr) 2023-05-03
WO2022003271A1 (fr) 2022-01-06
US20230242812A1 (en) 2023-08-03
FR3111919B1 (fr) 2022-08-26
CN116057211A (zh) 2023-05-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FR3111919A1 (fr) Procede de depot d’une couche de perovskite inorganique
EP4015676A1 (fr) Procédé de dépôt d&#39;une couche de pérovskite organique ou hybride organique/inorganique
Song et al. Highly luminescent metal‐free perovskite single crystal for biocompatible X‐ray detector to attain highest sensitivity
EP2877277B1 (fr) Procédé de preparation de solution colloïdale de particules amorphes
EP1969622B1 (fr) Dispositif à semi-conducteur et son procédé de fabrication
JP2009522794A (ja) 光起電活性半導体材料
Chen et al. Vacuum‐assisted preparation of high‐quality quasi‐2D perovskite thin films for large‐area light‐emitting diodes
Rigter et al. Passivation properties and formation mechanism of amorphous halide perovskite thin films
EP2162924B1 (fr) Structure de dispositif semi-conducteur et procédé de fabrication de celle-ci
Calisi et al. Thin films deposition of fully inorganic metal halide perovskites: A review
Wang et al. Spray-coating thick films of all-inorganic halide perovskites for filterless narrowband photodetectors
Shi et al. CsPbX3 Based X‐Ray Detectors
Zhang et al. Solution and solid‐phase growth of bulk halide perovskite single crystals
Klipfel et al. Crystallographically Oriented Hybrid Perovskites via Thermal Vacuum Codeposition
Susic et al. Combinatorial Vacuum‐Deposition of Wide Bandgap Perovskite Films and Solar Cells
KR102405011B1 (ko) ReS2 박막 형성 방법 및 이를 이용한 광 검출기 형성 방법
Higgins et al. Solvent-free and large area compatible deposition of methylammonium lead bromide perovskite by close space sublimation and its application in PIN diodes
JP5567671B2 (ja) 放射線検出器の製造方法
Maistruk et al. Optical properties of thin films CZTSe produced by RF magnetron sputtering and thermal evaporation
KR20210030775A (ko) 금속 칼코게나이드 박막의 형성방법 및 이를 포함하는 전자 소자의 제조방법
Kroupa et al. Single-source flash sublimation of metal-halide semiconductors
EP2319072A1 (fr) Procede de preparation d&#39;une couche mince auto-supportee de silicium cristallise
Corregidor et al. Defects in CdTe polycrystalline films grown by physical vapour deposition
CN110668499A (zh) 铈掺杂的单分子层二硫化钨薄膜及其制备方法
Choi et al. Controlled growth of perovskite microplates arrays for functional optoelectronics

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 2

PLSC Publication of the preliminary search report

Effective date: 20211231

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 3

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 4

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 5