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Revealing the growth of copper on polystyrene-block-poly(ethylene oxide) diblock copolymer thin films with in situ GISAXS.
Schaper, Simon J; Löhrer, Franziska C; Xia, Senlin; Geiger, Christina; Schwartzkopf, Matthias; Pandit, Pallavi; Rubeck, Jan; Fricke, Björn; Frenzke, Susann; Hinz, Alexander M; Carstens, Niko; Polonskyi, Oleksandr; Strunskus, Thomas; Faupel, Franz; Roth, Stephan V; Müller-Buschbaum, Peter.
Afiliación
  • Schaper SJ; Lehrstuhl für Funktionelle Materialien, Physik-Department, Technische Universität München, James-Franck-Str. 1, 85748 Garching, Germany. muellerb@ph.tum.de.
  • Löhrer FC; Lehrstuhl für Funktionelle Materialien, Physik-Department, Technische Universität München, James-Franck-Str. 1, 85748 Garching, Germany. muellerb@ph.tum.de.
  • Xia S; Lehrstuhl für Funktionelle Materialien, Physik-Department, Technische Universität München, James-Franck-Str. 1, 85748 Garching, Germany. muellerb@ph.tum.de.
  • Geiger C; Lehrstuhl für Funktionelle Materialien, Physik-Department, Technische Universität München, James-Franck-Str. 1, 85748 Garching, Germany. muellerb@ph.tum.de.
  • Schwartzkopf M; Photon Science, Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY), Notkestr. 85, 22607 Hamburg, Germany.
  • Pandit P; Photon Science, Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY), Notkestr. 85, 22607 Hamburg, Germany.
  • Rubeck J; Photon Science, Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY), Notkestr. 85, 22607 Hamburg, Germany.
  • Fricke B; Photon Science, Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY), Notkestr. 85, 22607 Hamburg, Germany.
  • Frenzke S; Photon Science, Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY), Notkestr. 85, 22607 Hamburg, Germany.
  • Hinz AM; Lehrstuhl für Materialverbunde, Institut für Materialwissenschaft, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Kaiserstr. 2, 24143 Kiel, Germany.
  • Carstens N; Lehrstuhl für Materialverbunde, Institut für Materialwissenschaft, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Kaiserstr. 2, 24143 Kiel, Germany.
  • Polonskyi O; Lehrstuhl für Materialverbunde, Institut für Materialwissenschaft, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Kaiserstr. 2, 24143 Kiel, Germany.
  • Strunskus T; Lehrstuhl für Materialverbunde, Institut für Materialwissenschaft, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Kaiserstr. 2, 24143 Kiel, Germany.
  • Faupel F; Lehrstuhl für Materialverbunde, Institut für Materialwissenschaft, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Kaiserstr. 2, 24143 Kiel, Germany.
  • Roth SV; Photon Science, Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY), Notkestr. 85, 22607 Hamburg, Germany and KTH Royal Institute of Technology, Department of Fibre and Polymer Technology, Teknikringen 56-58, SE-100 44 Stockholm, Sweden.
  • Müller-Buschbaum P; Lehrstuhl für Funktionelle Materialien, Physik-Department, Technische Universität München, James-Franck-Str. 1, 85748 Garching, Germany. muellerb@ph.tum.de and Heinz Maier-Leibniz Zentrum (MLZ), Technische Universität München, Lichtenbergstr. 1, 85748 Garching, Germany.
Nanoscale ; 13(23): 10555-10565, 2021 Jun 17.
Article en En | MEDLINE | ID: mdl-34100512
Copper (Cu) as an excellent electrical conductor and the amphiphilic diblock copolymer polystyrene-block-poly(ethylene oxide) (PS-b-PEO) as a polymer electrolyte and ionic conductor can be combined with an active material in composite electrodes for polymer lithium-ion batteries (LIBs). As interfaces are a key issue in LIBs, sputter deposition of Cu contacts on PS-b-PEO thin films with high PEO fraction is investigated with in situ grazing-incidence small-angle X-ray scattering (GISAXS) to follow the formation of the Cu layer in real-time. We observe a hierarchical morphology of Cu clusters building larger Cu agglomerates. Two characteristic distances corresponding to the PS-b-PEO microphase separation and the Cu clusters are determined. A selective agglomeration of Cu clusters on the PS domains explains the origin of the persisting hierarchical morphology of the Cu layer even after a complete surface coverage is reached. The spheroidal shape of the Cu clusters growing within the first few nanometers of sputter deposition causes a highly porous Cu-polymer interface. Four growth stages are distinguished corresponding to different kinetics of the cluster growth of Cu on PS-b-PEO thin films: (I) nucleation, (II) diffusion-driven growth, (III) adsorption-driven growth, and (IV) grain growth of Cu clusters. Percolation is reached at an effective Cu layer thickness of 5.75 nm.

Texto completo: 1 Colección: 01-internacional Base de datos: MEDLINE Idioma: En Revista: Nanoscale Año: 2021 Tipo del documento: Article País de afiliación: Alemania Pais de publicación: Reino Unido

Texto completo: 1 Colección: 01-internacional Base de datos: MEDLINE Idioma: En Revista: Nanoscale Año: 2021 Tipo del documento: Article País de afiliación: Alemania Pais de publicación: Reino Unido