低温原子层沉积PbO2用于电化学应用

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 电化学 电化学 电化学
• 化学工程是化学工程的重要组成部分.

背景情况:

• 二氧化 (PbO2) 对于电池至关重要,但通过ALD沉积起来具有挑战性.
• 在中等温度和低氧气压下,PbO2很容易减少.
• 由于减少问题,现有的ALD方法与Pb2+前体作斗争.

研究的目的:

• 为高质量的 PbO2 薄膜开发低温 ALD 工艺.
• 研究ALD沉积的PbO2.2的生长机制和特性.
• 证明ALD PbO2对于电化学应用的适用性.

主要方法:

• 使用 bis{1-dimethylamino-2-methyl-2-propanolate) {II) (Pb{DMAMP) 2) 和 O3 作为反应剂.
• 采用低温原子层沉积 (ALD),其高增长率为2.6 Å/周期.
• 在薄膜生长过程中进行现场导电性测量.

主要成果:

• 实现了高生长率的ALD PbO2膜,具有小晶粒 (α-PbO2和β-PbO2).
• 薄膜具有高电导率,与散装PbO2.2相美.
• 确定了一种反应机制,在生长过程中涉及地下氧气流动.
• 证明了PbO2和PbSO4.4之间的可逆电化学循环.

结论:

• 开发的ALD工艺为沉积高性能PbO2薄膜提供了一个可行的途径.
• 薄膜的特性和电化学行为使它们成为电池电极的前景.
• 了解生长机制有助于优化金属氧化物未来的ALD过程.