本实用新型专利技术涉及一种原位成膜的同步辐射掠入射X射线观测装置，其包括手套箱、滴胶器、工作台和匀胶机，其中，滴胶器被设置在手套箱的顶部以将溶液滴加到匀胶机上完成旋涂操作，匀胶机通过工作台被可移动地设置于手套箱的内部，手套箱的相对侧面分别布置有用于允许同步辐射单色X射线光束线照进手套箱的内部的铍视窗和用于采集X射线信号的开普顿薄膜视窗。根据本实用新型专利技术的原位成膜的同步辐射掠入射X射线观测装置，可在同步辐射X射线各光束线站进行原位实验表征。进行原位实验表征。进行原位实验表征。
【技术实现步骤摘要】
一种原位成膜的同步辐射掠入射X射线观测装置
[0001]本技术涉及观测装置，更具体地涉及一种原位成膜的同步辐射掠入射X射线观测装置。
技术介绍
[0002]对有机、钙钛矿薄膜生长界面、晶体形成过程及其相关机理的系统了解是认识与材料、薄膜形貌、界面有关的薄膜结晶、电荷输运与复合机制的重要基础，同时也是制备高效稳定无迟滞光伏器件的根本驱动力。尽管诸多研究基于钙钛矿生长界面的改善，不仅能进一步提升钙钛矿的结晶质量和薄膜表面形貌、减少钙钛矿薄膜中的体缺陷和界面缺陷、提高器件光电转换效率及减少器件扫描中的迟滞效应，然而钙钛矿层与其生长界面的相互作用机制目前仍不清楚。因此，急需开展钙钛矿薄膜的成膜过程和生长机理的同步辐射X射线衍射和散射技术原位研究。
技术实现思路
[0003]为了解决现有技术中的无法开展钙钛矿薄膜的成膜过程和生长机理的同步辐射X射线衍射和散射技术原位研究的问题，本技术提供一种原位成膜的同步辐射掠入射X射线观测装置。
[0004]根据本技术的原位成膜的同步辐射掠入射X射线观测装置，其包括手套箱、滴胶器、工作台和匀胶机，其中，滴胶器被设置在手套箱的顶部以将溶液滴加到匀胶机上完成旋涂操作，匀胶机通过工作台被可移动地设置于手套箱的内部，手套箱的相对侧面分别布置有用于允许同步辐射单色X射线光束线照进手套箱的内部的铍视窗和用于采集X射线信号的开普顿薄膜视窗。
[0005]优选地，开普顿薄膜视窗的开普顿薄膜的厚度<0.25mm。
[0006]优选地，手套箱内的H2O和O2含量均达到1ppm以下。
[0007]优选地，滴胶器由气缸和移液枪控制自动滴胶。
[0008]优选地，匀胶机位于工作台上。
[0009]优选地，手套箱连接光学棚屋。
[0010]优选地，手套箱连接二维探测器。
[0011]优选地，手套箱的内部安装有监控系统。
[0012]优选地，手套箱配备有净化系统。
[0013]优选地，手套箱配备有照明系统。
[0014]优选地，手套箱具有用于光照实验的光学玻璃窗口。
[0015]根据本技术的原位成膜的同步辐射掠入射X射线观测装置，可在同步辐射X射线各光束线站进行原位实验表征。特别地，根据本技术的原位成膜的同步辐射掠入射X射线观测装置，可以通过同步辐射原位掠入射XRD技术系统地研究钙钛矿等半导体薄膜的生长界面、温湿度以及添加剂等优化前后的成膜机理及对薄膜品质的影响。
附图说明
[0016]图1是根据本技术的一个优选实施例的原位成膜的同步辐射掠入射X射线观测装置的整体结构示意图。
具体实施方式
[0017]下面结合附图，给出本技术的较佳实施例，并予以详细描述。
[0018]如图1所示，根据本技术的一个优选实施例的原位成膜的同步辐射掠入射X射线观测装置包括手套箱1、滴胶器2、工作台3和匀胶机4，其中，滴胶器2被设置在手套箱1的顶部以将溶液滴加到匀胶机4上完成旋涂操作，匀胶机4通过工作台3被可移动地设置于手套箱1的内部。
[0019]手套箱1相对侧面分别布置有铍视窗11和开普顿薄膜视窗12，其中，铍视窗11允许同步辐射单色X射线光束线照进手套箱1的内部，开普顿薄膜视窗12保证大角度的X射线信号的采集，开普顿薄膜的厚度<0.25mm，以实现射线穿过。总之，手套箱1不仅提供标准手套箱的环境（H2O，O2含量均达到1ppm以下），使其具备旋涂实验条件，而且可以同时观测钙钛矿薄膜的衍射和散射信息。
[0020]滴胶器2由气缸和移液枪控制自动滴胶，这不仅节省了大量有机溶剂，同时也可以精密控制溶液滴加量，也可以实现多种溶液的连续滴加旋涂，为研究多步成膜过程中的多个复杂界面及成核、结晶过程提供可能。
[0021]工作台3可实现左右、前后、上下移动，而且左右、前后还可以实现摆动，从而可以根据需要移动位于工作台3上的匀胶机4。
[0022]在本实施例中，该手套箱1连接一光学棚屋，从而使得同步辐射单色X射线光束线通过光学棚屋引进实验棚屋，然后再通过铍视窗11照射到手套箱1的内部。
[0023]在本实施例中，该手套箱1连接一二维探测器，从而通过开普顿薄膜视窗12收集衍射或散射信号。
[0024]在本实施例中，该手套箱1的内部还安装有监控系统，可以通过外部显示器观测到手套箱1的内部的匀胶过程。
[0025]在本实施例中，该手套箱1还具有温度调节和湿度调控功能。应该理解，该手套箱1还可以根据需要配备其他所需功能。
[0026]在本实施例中，该手套箱1还配备有净化系统，其具体摆放位置可以根据衍射线站现场情况进行确定。
[0027]在本实施例中，该手套箱1的上方还配备有照明系统。
[0028]在本实施例中，该手套箱1的底部具有一块光学玻璃窗口，供光照实验使用。
[0029]根据本技术的一个优选实施例的原位成膜的同步辐射掠入射X射线观测装置的工作流程包括：通过滴胶器2在手套箱1的内部的匀胶机4上形成半导体溶液成膜，同步辐射单色X射线光束线通过铍视窗11照射到匀胶机4上，其衍射或散射信号通过开普顿薄膜视窗12被收集，从而实现溶液旋涂过程中的半导体薄膜的微结构实时观测，从而获得控制半导体薄膜生长界面特性和薄膜品质的关键参数，反过来进一步寻找制备优质薄膜的最佳条件。
[0030]应用例二维钙钛矿太阳能电池薄膜成膜过程中的同步辐射掠入射XRD原位观测
[0031]有机-无机卤化物钙钛矿材料，由于其优越的光电特性，在近年来吸引了人们极大的兴趣。卤化物钙钛矿在通过降低维度而提高了稳定性的同时还能保持相对不错的性能。与三维钙钛矿电池相比，二维（2D）有机无机杂化钙钛矿材料拥有可调的光电性能和优异的环境稳定性两大优点。由于2D钙钛矿存在吸收系数低、电荷传输能力差和激子结合能大等问题，导致其光伏性能差和器件光电转换效率低。近期研究表明，通过在二维钙钛矿薄膜中掺杂Cs、Cl等离子，将会大幅提升二维钙钛矿器件的性能，然而由于钙钛矿薄膜是由多种前驱体的混合溶液经过旋涂干燥成膜，且成核过程十分复杂，离子掺杂引起的钙钛矿太阳能电池性能提升的根本内在驱动力目前仍不清楚，且薄膜的结晶动力学机理和晶体微观结构的研究少之又少。
[0032]基于本技术的原位旋涂装置，通过引入K离子（K+），利用同步辐射掠入射X射线衍射技术原位研究不同比例的K离子掺杂条件下，二维钙钛矿从溶液滴到衬底到旋涂再到干燥成薄膜的整个结晶过程。原位旋涂实验研究发现，K+诱导由二维钙钛矿晶片由随机取向生长转变为垂直取向生长，同时有效抑制钙钛矿低维中间相（如n=3等）的生长，这清晰揭示了二维钙钛矿的成核、结晶的动力学过程，极大地促进了对准2D钙钛矿晶体生长过程中掺杂行为的理解，有助于制备半导体制备工艺的优化。同时，K+离子对2D钙钛矿晶体取向调控，面增加了2D平面的晶粒尺寸，引起2D钙钛矿电池的稳定性得到了显著地提升，在45%湿度情况本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种原位成膜的同步辐射掠入射X射线观测装置，其特征在于，该原位成膜的同步辐射掠入射X射线观测装置包括手套箱、滴胶器、工作台和匀胶机，其中，滴胶器被设置在手套箱的顶部以将溶液滴加到匀胶机上完成旋涂操作，匀胶机通过工作台被可移动地设置于手套箱的内部，手套箱的相对侧面分别布置有用于允许同步辐射单色X射线光束线照进手套箱的内部的铍视窗和用于采集X射线信号的开普顿薄膜视窗。2.根据权利要求1所述的原位成膜的同步辐射掠入射X射线观测装置，其特征在于，开普顿薄膜视窗的开普顿薄膜的厚度<0.25mm。3.根据权利要求1所述的原位成膜的同步辐射掠入射X射线观测装置，其特征在于，滴胶器由气缸和移液枪控制自动滴胶。4.根据权利要求1所述的原位成膜的同步辐射掠入射X...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨迎国，冯尚蕾，邰仁忠，
申请(专利权)人：中国科学院上海应用物理研究所，
类型：新型
国别省市：
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