JP2003277041A - Method for manufacturing silica thin film on substrate surface having optional surface characteristic and surface form, and composite structural body - Google Patents

Method for manufacturing silica thin film on substrate surface having optional surface characteristic and surface form, and composite structural body

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JP2003277041A
JP2003277041A JP2002076093A JP2002076093A JP2003277041A JP 2003277041 A JP2003277041 A JP 2003277041A JP 2002076093 A JP2002076093 A JP 2002076093A JP 2002076093 A JP2002076093 A JP 2002076093A JP 2003277041 A JP2003277041 A JP 2003277041A
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浩樹 奥寺
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野浪  亨
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a silica thin film having high density and excellent light transmitting property on a substrate having an optional form and surface characteristics, and to provide a method for controlling the surface roughness of the silica thin film. <P>SOLUTION: The method for manufacturing a silica thin film joined to a substrate surface includes processes of: (1) immersing the substrate in a solution comprising a silicon alkoxide, an alcohol, water and an alkali; (2) producing low-density silicate colloid having 1 to 30 nm diameter in the liquid by the hydrolysis of the silicon alkoxide in an alcohol solvent; (3) forming a uniform silica thin film having specified film thickness on the substrate in the liquid by deposition of the colloid on the substrate and by dehydration polycondensation; and (4) keeping the reaction liquid in a dynamic state in the above film deposition process. The invention also discloses a high light- transmitting composite structural body having the silica thin film manufactured by the above method as the surface layer thereof. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、新規シリカ薄膜の
製造方法及び複合構造体に関するものであり、更に詳し
くは、任意の表面特性及び表面形状を有する基体表面へ
の成膜と膜厚の制御を可能とする成膜方法であって、基
体上に均一かつ高品質な所定の膜厚のシリカ薄膜を作製
することを可能とする新しい成膜方法、及び該方法によ
って作製されたシリカ薄膜を表層に有する、高い透光性
等の特性を有する複合構造体に関するものである。この
シリカ膜は、電気的絶縁膜、高い強度を利用した高純度
保護膜、高い透光性を利用した光導波形成膜、低い屈折
率を利用した低反射コーティング膜、基体表面の微細な
欠陥を修復し平滑性を回復する修復膜、基体からの元素
拡散を抑制するアンダーコート膜、基体表面を任意の表
面粗さに改質する表面処理膜等として多角的に利用する
ことができる。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing a novel silica thin film and a composite structure. More specifically, the present invention relates to a method for forming a thin film on a substrate surface having arbitrary surface characteristics and surface shapes and controlling the film thickness. A new film forming method capable of producing a uniform and high quality silica thin film having a predetermined film thickness on a substrate, and a silica thin film produced by the method as a surface layer. The present invention relates to a composite structure having characteristics such as high translucency, which are included in 1. This silica film is an electrically insulating film, a high-purity protective film that uses high strength, an optical corrugated film that uses high light-transmitting property, a low-reflection coating film that uses low refractive index, and fine defects on the substrate surface. It can be used in various ways as a repair film for repairing and restoring smoothness, an undercoat film for suppressing element diffusion from the substrate, a surface treatment film for modifying the substrate surface to an arbitrary surface roughness, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、基体表面にシリカ薄膜を形成する
化学的手法として、例えば、ゾル−ゲル法、スパッタリ
ング法、LPD法などがよく知られている。これらのう
ち、ゾル−ゲル法は、シリコンアルコキシドのアルコー
ル溶液に反応触媒、安定化剤等を添加することにより部
分的に加水分解した安定化シリカゾルを調製し、これを
コーティング液としてディッピング、スピニングなどの
方法で基体表面に塗布し、該基体表面上で加水分解と重
合反応を行わせた後、加熱焼成により膜形成する方法で
ある。スパッタリング法は、真空容器中に基体を固定
し、該容器内で種々の方法で気化させたシリコンあるい
はシリコン化合物を基体表面に堆積せしめることにより
基体表面にシリカ薄膜を形成する方法である。LPD法
は、水溶液中における過飽和度の変化を利用して液中に
溶解したふっ化シリコンを沈殿せしめると共に基体表面
に付着させることにより基体表面にシリカ薄膜を形成す
る方法である。
2. Description of the Related Art Conventionally, for example, a sol-gel method, a sputtering method, an LPD method and the like are well known as chemical methods for forming a silica thin film on the surface of a substrate. Among these, the sol-gel method prepares a partially hydrolyzed stabilized silica sol by adding a reaction catalyst, a stabilizer, etc. to an alcohol solution of silicon alkoxide, and dipping it as a coating solution, spinning, etc. Is applied to the surface of the substrate by the above method, the hydrolysis and the polymerization reaction are carried out on the surface of the substrate, and then the film is formed by heating and baking. The sputtering method is a method of forming a silica thin film on the surface of a substrate by fixing the substrate in a vacuum container and depositing silicon or a silicon compound vaporized by various methods in the container on the surface of the substrate. The LPD method is a method of forming a silica thin film on the surface of a substrate by precipitating silicon fluoride dissolved in the liquid and adhering it to the surface of the substrate by utilizing the change in the degree of supersaturation in an aqueous solution.

【0003】しかし、これらの従来技術の問題点とし
て、以下の点が指摘される。まず、ゾル−ゲル法は、低
温で比較的短時間に膜形成できる方法であるが、通常、
膜の均一性を保つことが難しいという問題がある。ま
た、膜を形成するシリカ中に安定化剤等の有機物が残存
し易く、これらの除去には高温焼成が必要とされる。ま
た、焼成の際に放出される酸性ガスは、焼成装置に悪影
響を与える。スパッタリング法は、形状が複雑な面には
膜形成が難しく、かつ反応装置が複雑かつ高額であり、
高コストであるという問題がある。LPD法は、工程が
煩雑であり、かつ膜を形成するシリカ中に水などが残存
し易いという問題がある。
However, the following points are pointed out as problems of these conventional techniques. First, the sol-gel method is a method capable of forming a film at a low temperature in a relatively short time.
There is a problem that it is difficult to maintain the uniformity of the film. In addition, organic substances such as stabilizers tend to remain in the silica forming the film, and high temperature firing is required to remove them. Moreover, the acidic gas released during firing has a bad influence on the firing apparatus. In the sputtering method, it is difficult to form a film on a surface having a complicated shape, and the reaction device is complicated and expensive,
There is a problem of high cost. The LPD method has a problem that the process is complicated and water and the like are likely to remain in silica forming a film.

【0004】また、金属アルコキシドの加水分解を利用
したシリカ薄膜の製造方法に関するものとして、以下の
ものが挙げられる。1)特開平9−295804「シリ
カ薄膜の製造方法」しかし、金属アルコキシドの加水分
解を利用した方法では、1)膜厚を厳密に制御する方法
が提案されていない、2)表面粗さを制御することがで
きない、3)基体表面が疎水性である場合の被覆方法を
提示していない、等の問題がある。
Further, as a method for producing a silica thin film utilizing the hydrolysis of a metal alkoxide, the following can be mentioned. 1) Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-295804 "Method for producing silica thin film" However, in the method utilizing hydrolysis of metal alkoxide, 1) no method for strictly controlling the film thickness is proposed, and 2) controlling surface roughness. However, there are problems such as 3) not providing a coating method when the substrate surface is hydrophobic.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】このような状況の中
で、本発明者らは、上記従来技術に鑑みて、上記従来技
術の諸問題を抜本的に解決することが可能な新しい成膜
技術を開発することを目標として鋭意研究を積み重ねた
結果、シリコンアルコキシドの加水分解により液中に直
径1〜30nmの低密度ケイ酸コロイドを生ぜしめ、こ
れらの基体への付着と脱水重縮合による液中での膜成形
過程を最適化してそれらの過程を制御することにより所
期の目的を達成し得ることを見出し、更に研究を重ね
て、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、
上記従来技術の課題を解決し、1)非晶質シリカ薄膜を
親水性、疎水性の別を問わず任意の形状の基体表面に形
成できるシリカ薄膜の製造方法、2)該シリカ薄膜の表
面粗さを制御する方法、及び、3)反応時間の設定によ
り該シリカ薄膜の膜厚を厳密に制御する方法、を提供す
ることを目的とするものである。また、本発明は、上記
方法により、基体上に均一かつ高品質なシリカ薄膜を形
成する方法を提供することを目的とする。更に、本発明
は、上記方法により得られたシリカ薄膜を任意の構造体
の表層に形成して複合化した該シリカ薄膜を表層に有す
る、高い透光性を有する複合構造体を提供することを目
的とするものである。
Under these circumstances, the inventors of the present invention, in view of the above-mentioned prior art, have a new film forming technique capable of drastically solving the problems of the above-mentioned prior art. As a result of earnest research for the purpose of developing, the low-density silicic acid colloid with a diameter of 1 to 30 nm was produced in the liquid by the hydrolysis of silicon alkoxide, and the adhesion to these substrates and the dehydration polycondensation in the liquid The inventors have found that the intended purpose can be achieved by optimizing the film forming processes in step 1 above and controlling those processes, and further researches have led to the completion of the present invention. That is, the present invention is
In order to solve the above-mentioned problems of the prior art, 1) a method for producing a silica thin film capable of forming an amorphous silica thin film on the surface of a substrate having any shape regardless of hydrophilicity or hydrophobicity, 2) surface roughness of the silica thin film It is an object of the present invention to provide a method for controlling the thickness, and 3) a method for strictly controlling the film thickness of the silica thin film by setting the reaction time. Another object of the present invention is to provide a method for forming a uniform and high quality silica thin film on a substrate by the above method. Further, the present invention provides a composite structure having a high light-transmitting property, wherein the silica thin film obtained by the above method is formed on a surface layer of an arbitrary structure to form a composite, and the silica thin film is formed on the surface layer. It is intended.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明は、以下の技術的手段から構成される。 (1)基体表面に接合したシリカ薄膜の製造方法であっ
て、(a)シリコンアルコキシド、アルコール、水及び
アルカリからなる溶液に基体を浸漬する、(b)アルコ
ール溶媒中でのシリコンアルコキシドの加水分解により
液中に直径1〜30nmの低密度ケイ酸コロイドを生ぜ
しめる、(c)これらの基体への付着と脱水重縮合によ
り液中で基体上に均一な所定の膜厚のシリカ薄膜を形成
する、(d)上記膜形成過程で反応液を動的な状態に保
持する、ことを特徴とするシリカ薄膜の製造方法。 (2)シリコンアルコキシドが、シリコンテトラメトキ
シド、シリコンテトラエトキシド、シリコンテトライソ
プロポキシド、及びシリコンテトラブトキシドの群から
選ばれた少なくとも1種である前記(1)に記載の方
法。 (3)溶媒であるアルコールが、メタノール、エタノー
ル、及びイソプロパノールの群から選ばれた少なくとも
1種である前記(1)に記載の方法。 (4)シリカ膜の膜厚が、1nm〜10μmである前記
(1)に記載の方法。 (5)反応液を揺動させることにより反応液を動的な状
態に保持して、低密度ケイ酸コロイドの基体への付着を
促進させる前記(1)に記載の方法。 (6)溶媒を循環させること、基体を振動させること、
又は反応槽を震盪することにより反応液を動的な状態に
保持する前記(1)に記載の方法。 (7)基体表面の疎水度を設定することにより薄膜の表
面粗さを制御する前記(1)に記載の方法。 (8)基体の浸漬の開始時間とその後の保持時間を任意
に設定することにより所定の膜厚にする前記(1)に記
載の方法。 (9)基体が、フッ素処理に代表される化学的修飾によ
り表面が疎水化された基体、シリコーンゴム、アクリル
樹脂、又はセルロースである前記(1)に記載の方法。 (10)前記(1)から(9)のいずれかに記載の方法
により得られたシリカ薄膜を、乾燥することを特徴とす
るシリカ薄膜の製造方法。 (11)乾燥後の熱処理によって膜の密度を任意に設定
する前記(10)に記載の方法。 (12)前記(1)から(11)のいずれかに記載の方
法により得られたシリカ薄膜を表層に有することを特徴
とする高い光透過性を有する複合構造体。
The present invention for solving the above-mentioned problems comprises the following technical means. (1) A method for producing a silica thin film bonded to the surface of a substrate, comprising: (a) immersing the substrate in a solution consisting of silicon alkoxide, alcohol, water and alkali; (b) hydrolysis of silicon alkoxide in an alcohol solvent. To produce a low-density silicic acid colloid with a diameter of 1 to 30 nm in the liquid by (c) by adhering to these substrates and dehydration polycondensation, a silica thin film having a uniform predetermined thickness is formed on the substrate in the liquid. (D) A method for producing a silica thin film, characterized in that the reaction solution is kept in a dynamic state during the film formation process. (2) The method according to (1) above, wherein the silicon alkoxide is at least one selected from the group consisting of silicon tetramethoxide, silicon tetraethoxide, silicon tetraisopropoxide, and silicon tetrabutoxide. (3) The method according to (1) above, wherein the alcohol that is a solvent is at least one selected from the group consisting of methanol, ethanol, and isopropanol. (4) The method according to (1) above, wherein the silica film has a thickness of 1 nm to 10 μm. (5) The method according to (1) above, wherein the reaction solution is kept in a dynamic state by rocking the reaction solution to promote the adhesion of the low-density silicic acid colloid to the substrate. (6) Circulating a solvent, vibrating the substrate,
Alternatively, the method according to (1) above, wherein the reaction solution is kept in a dynamic state by shaking the reaction tank. (7) The method according to (1) above, wherein the surface roughness of the thin film is controlled by setting the hydrophobicity of the substrate surface. (8) The method according to (1) above, in which a predetermined film thickness is obtained by arbitrarily setting a starting time of dipping the substrate and a holding time thereafter. (9) The method according to (1) above, wherein the substrate is a substrate whose surface is hydrophobized by chemical modification represented by fluorine treatment, silicone rubber, acrylic resin, or cellulose. (10) A method for producing a silica thin film, which comprises drying the silica thin film obtained by the method according to any one of (1) to (9). (11) The method according to (10) above, wherein the density of the film is arbitrarily set by heat treatment after drying. (12) A composite structure having high light transmittance, which has a silica thin film obtained by the method according to any one of (1) to (11) above as a surface layer.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】次に、本発明について更に詳細に
説明する。本発明者らは、上記従来技術における諸問題
の解決を種々検討した結果、1)シリコンアルコキシド
の加水分解による非晶質シリカの沈殿生成物が、加水分
解反応過程で生成した直径数十nm以下の不安定な一次
粒子の凝集安定化物としての二次粒子であること、2)
沈殿生成物の生成過程において、反応溶液中に任意の物
体を浸漬させておくと、その物体の表面が親水性であれ
ば一次粒子が物体の表面に付着し、均一な薄膜を形成す
ること(図1)、3)こうして得られたシリカ薄膜は、
緻密であり、乾燥後の加熱焼成を要さずとも高い密着性
と高い強度を有すること、更に、4)該基体の表面が疎
水性であれば一次粒子及び反応溶液中で一次粒子が凝集
して生成した二次粒子が、溶液内でのブラウン運動とフ
ァンデルワールス結合により基体表面に低い確率で付着
し、これらが、均一ではあるが表面粗さの大きな薄膜を
形成すること(図2)、を見出した。図1に、親水性表
面を有する基体へのシリカ薄膜の形成過程及びこれによ
って得られる平滑な薄膜を模式的に示す。また、図2
に、疎水性表面を有する基体へのシリカ膜の形成過程及
びこれによって得られる表面粗さの大きい薄膜を模式的
に示す。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Next, the present invention will be described in more detail. As a result of various studies on the solutions to the problems in the above-mentioned prior art, the present inventors have found that 1) the precipitation product of amorphous silica due to the hydrolysis of silicon alkoxide has a diameter of several tens nm or less generated in the hydrolysis reaction process. Is a secondary particle as an aggregation stabilizer of the unstable primary particle of 2)
If any object is immersed in the reaction solution in the process of forming the precipitation product, if the surface of the object is hydrophilic, primary particles will adhere to the surface of the object and form a uniform thin film ( 1), 3) The silica thin film thus obtained is
It is dense and has high adhesion and high strength without requiring heating and baking after drying. 4) If the surface of the substrate is hydrophobic, the primary particles and the primary particles aggregate in the reaction solution. The secondary particles generated by the above process adhere to the surface of the substrate with a low probability due to Brownian motion in the solution and van der Waals coupling, and these form a uniform thin film with large surface roughness (Fig. 2). Was found. FIG. 1 schematically shows a process of forming a silica thin film on a substrate having a hydrophilic surface and a smooth thin film obtained thereby. Also, FIG.
Fig. 1 schematically shows a process of forming a silica film on a substrate having a hydrophobic surface and a thin film having a large surface roughness obtained thereby.

【0008】本発明は、斯る新事実の発見に基づくもの
であり、本発明は、シリコンアルコキシド、アルコー
ル、アンモニア、水からなる溶液に、基体を浸漬し、室
温以下の温度で保持することにより、シリコンアルコキ
シドの加水分解により生成したシリカを基体表面に付着
させることを特徴とする新規なシリカ薄膜の製造方法に
係るものである。本発明は、広義には、基体の表面にシ
リカ薄膜を形成する方法、更には、基体の表面状態を制
御することで表面粗さを制御する方法、及び該方法によ
り得られたシリカ薄膜を表層に有する複合構造体を提供
するものである。
The present invention is based on the discovery of such a new fact. The present invention is based on the fact that a substrate is immersed in a solution consisting of silicon alkoxide, alcohol, ammonia and water and kept at a temperature below room temperature. The present invention relates to a novel method for producing a silica thin film, characterized in that silica produced by hydrolysis of silicon alkoxide is attached to the surface of a substrate. Broadly speaking, the present invention provides a method for forming a silica thin film on the surface of a substrate, further a method for controlling the surface roughness by controlling the surface condition of the substrate, and a silica thin film obtained by the method as a surface layer. To provide the composite structure.

【0009】本発明において、薄膜形成に使用するシリ
コンアルコキシド、アルコール、水及びアルカリからな
る溶液とは、1)シリコンアルコキシドとして、好適に
は、シリコンメトキシド、シリコンエトキシド、シリコ
ンイソプロポキシド、シリコンブトキシド、2)溶媒で
あるアルコールとして、好適には、メタノール、エタノ
ール、イソプロパノール、ブタノール、及び、3)加水
分解のために必要とされる水及び加水分解を促進する触
媒としてのアルカリ、好適には、アンモニア、からなる
ものである。これらは、それぞれが、以下の濃度範囲で
混合されたものであることが好ましい。 1)シリコンアルコキシド:0.05〜0.5mol/
l 2)アルカリ(アンモニア):0.5〜5.0mol/
l 3)水:1〜10mol/l
In the present invention, the solution consisting of silicon alkoxide, alcohol, water and alkali used for forming a thin film means 1) silicon alkoxide, preferably silicon methoxide, silicon ethoxide, silicon isopropoxide, silicon Butoxide, 2) as a solvent alcohol, preferably methanol, ethanol, isopropanol, butanol, and 3) water required for hydrolysis and an alkali as a catalyst for promoting hydrolysis, preferably , Ammonia. It is preferable that these are mixed in the following concentration ranges. 1) Silicon alkoxide: 0.05 to 0.5 mol /
12) Alkali (ammonia): 0.5 to 5.0 mol /
13) Water: 1-10 mol / l

【0010】次に、本発明の方法の概要を図3に示す。
本発明のシリカ膜は、好適には、シリコンアルコキシ
ド、アルコール、アンモニア及び水を用い、これらを所
定量混合撹拌した後、そこに基体を浸漬し、所定の温度
に設定した状態で数分から数十時間保持することにより
作製される。基体表面に膜が形成されるかどうかは、シ
リコンアルコキシドが加水分解して生成するシリコン酸
の生成速度と重合状態に支配されており、調製する溶液
組成のうち、シリコンアルコキシドと水との量比は重要
である。基体表面への膜の形成は、加水分解反応過程で
生成した直径1〜30nmの過渡的な一次粒子の付着に
よるものである。そのため、基体の表面が親水性であれ
ば一次粒子が物体の表面に付着し、膜は均一なものとな
り、基体の表面が疎水性であれば、一次粒子の付着確率
が減少し、かつ凝集物である二次粒子が付着するため、
膜の表面に凹凸が生じる。このため、目的とする膜表面
の形状に対して、基体の表面特性は重要である。
Next, an outline of the method of the present invention is shown in FIG.
The silica film of the present invention preferably uses silicon alkoxide, alcohol, ammonia and water, and after mixing and stirring a predetermined amount of these, the substrate is immersed therein, and several minutes to several tens of minutes are set at a predetermined temperature. It is made by holding for a time. Whether or not a film is formed on the surface of the substrate is governed by the production rate and polymerization state of silicon acid produced by hydrolysis of silicon alkoxide, and the amount ratio of silicon alkoxide to water in the prepared solution composition. Is important. The formation of the film on the surface of the substrate is due to the transient adhesion of primary particles having a diameter of 1 to 30 nm generated in the hydrolysis reaction process. Therefore, if the surface of the substrate is hydrophilic, the primary particles will adhere to the surface of the object and the film will be uniform, and if the surface of the substrate is hydrophobic, the probability of adhesion of the primary particles will decrease, and the aggregates Because the secondary particles that are
Unevenness occurs on the surface of the film. Therefore, the surface characteristics of the substrate are important for the desired shape of the film surface.

【0011】本発明では、基体として、例えば、金属、
ソーダライムガラスやシリカガラス等のガラス、ポリエ
チレンやポリスチレン等のプラスチクス、シリコンゴム
などが使用される。しかし、これらに制限されるもので
はなく、いずれのものでもよい。また、基体表面は、親
水性であっても疎水性であってもよく、例えば、基体表
面をフッ素処理に代表される化学的修飾により表面処理
することにより基体の表面を疎水化してもよい。基体の
表面状態は、平滑であっても凹凸があってもよい。疎水
性の基体表面に膜が形成される上記成分の最適混合比
は、溶媒中に二次粒子としての単分散球状シリカ粒子が
形成される混合比、である。
In the present invention, as the substrate, for example, a metal,
Glass such as soda lime glass and silica glass, plastics such as polyethylene and polystyrene, and silicone rubber are used. However, it is not limited to these, and any one may be used. The surface of the substrate may be hydrophilic or hydrophobic. For example, the surface of the substrate may be hydrophobized by subjecting the surface of the substrate to a chemical modification represented by fluorine treatment. The surface condition of the substrate may be smooth or uneven. The optimum mixing ratio of the above components for forming a film on the hydrophobic substrate surface is the mixing ratio for forming monodispersed spherical silica particles as secondary particles in the solvent.

【0012】親水性の基体表面に膜が形成される上記成
分の最適混合比は、1)溶媒中に二次粒子としての単分
散シリカ粒子が形成される混合比、2)上記1)に比し
て、若干加水分解速度の遅い混合比、すなわち、溶媒中
に二次粒子としての単分散シリカ粒子が形成される条件
よりも水濃度あるいはアンモニア濃度が低い混合比、で
ある。急速な加水分解の進行により均一な膜が形成され
ない場合には、処理温度を低く設定することにより加水
分解を抑制し、均一な膜を得ることができる。したがっ
て、本発明では、シリコンアルコキシド濃度は重要では
なく、シリコンアルコキシド濃度を下げた場合には水濃
度あるいはアンモニア濃度を上げること、及び長時間の
反応時間を設定することによって均一なシリカ膜を形成
することができる。
The optimum mixing ratio of the above components for forming a film on the surface of a hydrophilic substrate is 1) the mixing ratio for forming monodispersed silica particles as secondary particles in a solvent, and 2) compared with 1) above. Then, the mixing ratio has a slightly slower hydrolysis rate, that is, the mixing ratio in which the water concentration or the ammonia concentration is lower than the condition under which the monodisperse silica particles as the secondary particles are formed in the solvent. When a uniform film is not formed due to rapid progress of hydrolysis, the hydrolysis can be suppressed by setting the treatment temperature low, and a uniform film can be obtained. Therefore, in the present invention, the silicon alkoxide concentration is not important, and when the silicon alkoxide concentration is lowered, the water concentration or ammonia concentration is increased and a long reaction time is set to form a uniform silica film. be able to.

【0013】シリコンアルコキシド濃度を上げた場合に
は、水濃度あるいはアンモニア濃度を下げること、及び
反応温度を下げることによって、均一なシリカ薄膜を形
成することができる。本発明では、前述したとおり、シ
リコンアルコキシドとしては、シリコンメトキシド、シ
リコンエトキシド、シリコンイソプロポキシド、シリコ
ンブトキシドのうちの一つ以上を使用することができ
る。溶媒としては、メタノール、エタノール、イソプロ
パノール、ブタノールのうちの一つ以上を使用すること
ができる。これらのうち、シリコンアルコキシドとして
は、シリコンテトラエトキシド、溶媒としては、エタノ
ールかイソプロパノールが好ましい。その濃度は、0.
05〜0.5mol/l、望ましくは0.1〜0.2m
ol/lである。水は、シリコンアルコキシドの加水分
解を起こし、シリコン酸を生成させるのに必要である。
その量は、シリコンアルコキシドに対して、モル比で1
〜100の範囲である。
When the silicon alkoxide concentration is increased, a uniform silica thin film can be formed by lowering the water concentration or the ammonia concentration and lowering the reaction temperature. In the present invention, as described above, as the silicon alkoxide, one or more of silicon methoxide, silicon ethoxide, silicon isopropoxide, and silicon butoxide can be used. As the solvent, one or more of methanol, ethanol, isopropanol and butanol can be used. Among these, silicon tetraethoxide is preferable as the silicon alkoxide, and ethanol or isopropanol is preferable as the solvent. Its concentration is 0.
05-0.5 mol / l, preferably 0.1-0.2 m
ol / l. Water is necessary to cause the hydrolysis of silicon alkoxides and produce silicon acids.
The amount is 1 in a molar ratio with respect to the silicon alkoxide.
The range is from -100.

【0014】本発明において、アルカリは、シリコンア
ルコキシドの加水分解を起こし、ケイ酸コロイドを生成
させる触媒として必要である。本発明では、アルカリと
して、好適には、アンモニアが使用される。その量は、
シリコンアルコキシドに対して、モル比で1〜100の
範囲である。膜形成過程における反応液の保持温度は、
氷点下であっても室温以上であってもよいが、0℃以上
30℃以下が好ましい。この場合、溶媒の揮発を防ぐ目
的で、反応を密閉容器で行ってもよい。低密度ケイ酸コ
ロイドの基体への付着を促進させるために、反応液を動
的な状態に保持させることが必要とされる。この場合、
反応液を動的な状態に保持させる方法としては、反応液
を揺動させること、好適には、反応槽を震盪すること、
溶媒を循環させること、基体を振動させること、等が例
示されるが、これらに制限されるものではない。また、
これらの操作手段は、特に制限されるものではなく、任
意の手段を用いることができる。本発明において、反応
液を動的な状態に保持することはきわめて重要である。
反応液を静置させた場合には、反応条件を最適化するこ
とが難しくなり、所期の目的を達成することが困難とな
る。尚、本発明において、「動的な状態に保持」とは、
反応液を静置状態にしないで非静止状態に保つことを意
味する。
In the present invention, alkali is necessary as a catalyst for causing hydrolysis of silicon alkoxide to produce silicic acid colloid. In the present invention, ammonia is preferably used as the alkali. The amount is
The molar ratio to the silicon alkoxide is in the range of 1 to 100. The holding temperature of the reaction solution during the film formation process is
It may be below freezing or at room temperature or higher, but is preferably 0 ° C. or higher and 30 ° C. or lower. In this case, the reaction may be carried out in a closed container for the purpose of preventing the solvent from volatilizing. It is necessary to keep the reaction liquid in a dynamic state in order to promote the adhesion of the low-density silicic acid colloid to the substrate. in this case,
As a method for keeping the reaction solution in a dynamic state, shaking the reaction solution, preferably, shaking the reaction tank,
Examples include, but are not limited to, circulating a solvent and vibrating the substrate. Also,
These operating means are not particularly limited, and any means can be used. In the present invention, keeping the reaction solution in a dynamic state is extremely important.
When the reaction solution is allowed to stand, it becomes difficult to optimize the reaction conditions, and it becomes difficult to achieve the intended purpose. In addition, in the present invention, "to be kept in a dynamic state" means
This means keeping the reaction solution in a non-stationary state without leaving it in a stationary state.

【0015】本発明では、反応条件を適切に設定するこ
とにより、膜の形成速度は、保持時間の対数関数として
表すことができる。また、膜の形成は、過渡的な一次粒
子の付着によるのであるから、基体の反応液への浸漬の
開始時間は反応が継続している間のいつでもよい。した
がって、浸漬の開始時間とその後の保持時間を適宜設定
することにより所望の膜厚を得ることができる。膜の形
成速度は、溶媒中のシリコンアルコキシド濃度に比例す
る。したがって、シリコンアルコキシド濃度の調整によ
り同一の処理時間でも膜厚を制御することができる。基
体の表面を疎水化することにより、過渡的な一次粒子が
基体表面に付着する確率を低下させ、同時に一次粒子の
凝集体である二次粒子が基体表面に付着する確率を上げ
ることができる。したがって、基体表面の疎水性を上げ
ることにより薄膜の表面形状を制御することができる。
前述したように、このとき、製膜条件として、反応液を
動的な状態に保持させることはきわめて重要であり、そ
のために、本発明において、反応槽の震盪、溶媒の循
環、あるいは基体の振動は重要な構成要素として位置づ
けられるものである。
In the present invention, by properly setting the reaction conditions, the film formation rate can be expressed as a logarithmic function of the retention time. Further, since the film formation is due to the transient adhesion of the primary particles, the initiation time of the immersion of the substrate in the reaction solution may be any time while the reaction is continued. Therefore, a desired film thickness can be obtained by appropriately setting the start time of immersion and the holding time thereafter. The rate of film formation is proportional to the concentration of silicon alkoxide in the solvent. Therefore, the film thickness can be controlled by adjusting the silicon alkoxide concentration even during the same processing time. By hydrophobizing the surface of the substrate, it is possible to reduce the probability that transient primary particles adhere to the substrate surface, and at the same time increase the probability that secondary particles, which are aggregates of primary particles, adhere to the substrate surface. Therefore, the surface shape of the thin film can be controlled by increasing the hydrophobicity of the substrate surface.
As described above, at this time, as a film forming condition, it is extremely important to keep the reaction solution in a dynamic state. Therefore, in the present invention, shaking of the reaction tank, circulation of the solvent, or vibration of the substrate is required. Is positioned as an important component.

【0016】本発明の方法で得られる非晶質シリカ膜
は、堆積状態で既に高密度であり、乾燥のプロセスを省
略することができる。更に、室温で乾燥することによ
り、充分な硬度を示す。本発明の方法で得られる非晶質
シリカ膜は、乾燥によりアルコールに不溶となり、この
処理を繰り返すことにより、更に厚い膜を得ることがで
きる。更に、これを加熱焼成することにより、本発明の
方法で得られる非晶質シリカ膜の構造内部に残留するO
H、アルキル基を除去することができ、それにより、純
度の高い非晶質シリカからなる薄膜を形成することがで
きる。
The amorphous silica film obtained by the method of the present invention has a high density in the deposited state, and the drying process can be omitted. Furthermore, by drying at room temperature, sufficient hardness is exhibited. The amorphous silica film obtained by the method of the present invention becomes insoluble in alcohol by drying, and a thicker film can be obtained by repeating this treatment. Further, when this is heated and fired, O remaining inside the structure of the amorphous silica film obtained by the method of the present invention.
The H and alkyl groups can be removed, whereby a thin film made of high-purity amorphous silica can be formed.

【0017】本発明のシリカ膜は、高透光性、高絶縁
性、高密度、(疎水化による)超撥水性等の優れた特性
を有する。このことから、このシリカ膜を任意の構造物
の表面に形成して複合化することができる。これによ
り、上記特性の付加された複合構造物を作製することが
できる。本発明のシリカ膜は、例えば、絶縁膜、低反射
コーティング膜、光導波形成膜、光伝達材料、アンダー
コート膜、又は表面処理膜等として利用することがで
き、該シリカ膜は、これを表層に有するフィルム、光学
用ガラス、液晶パネル、ブラウン管、ガラス窓、保護カ
バー、材料、電子部品、構造物等のあらゆる種類の複合
構造体に適用することができる。
The silica film of the present invention has excellent properties such as high translucency, high insulation, high density, and superhydrophobicity (due to hydrophobicity). Therefore, this silica film can be formed on the surface of any structure to form a composite. As a result, a composite structure having the above characteristics can be manufactured. The silica film of the present invention can be used as, for example, an insulating film, a low reflection coating film, an optical corrugated film formation, a light transmission material, an undercoat film, a surface treatment film, or the like, and the silica film is a surface layer thereof. Can be applied to all kinds of composite structures such as films, optical glasses, liquid crystal panels, cathode ray tubes, glass windows, protective covers, materials, electronic parts, and structures.

【0018】[0018]

【作用】本発明では、シリコンアルコキシド、アルコー
ル、水及びアルカリからなる溶液に基体を浸漬し、アル
コール溶媒中でのシリコンアルコキシドの加水分解によ
り液中に直径1〜30nmの低密度ケイ酸コロイドを生
成させる。シリカ薄膜の形成過程で、反応液を任意の手
段で動的な状態に保持させることにより、これらの基体
への付着と脱水重縮合による液中での膜形成を促進する
ことができる。それにより、液中で基体上に均一な所定
の膜厚のシリカ膜を作製することができる。この場合、
シリコンアルコキシド濃度、水濃度、触媒濃度、処理温
度、処理時間、処理回数などによりシリカ膜の膜厚を制
御することができる。また、基体表面の疎水性を上げる
ことにより薄膜の表面形状を制御することができる。上
記方法で作製される非晶質シリカ膜は、均一かつ高密度
であり、これを室温で乾燥することにより高い硬度性を
付加することができる。また、これを加熱焼成すること
により、高純度、かつ高密度の非晶質シリカ膜とするこ
とができる。本発明のシリカ膜は、後記する実施例に示
されるように、例えば、ガラス基体の透光率を向上させ
る特性を有する。
In the present invention, the substrate is immersed in a solution containing silicon alkoxide, alcohol, water and alkali, and the silicon alkoxide is hydrolyzed in an alcohol solvent to produce a low-density silicic acid colloid having a diameter of 1 to 30 nm. Let By holding the reaction liquid in a dynamic state by an arbitrary means in the process of forming the silica thin film, the film formation in the liquid by adhesion to these substrates and dehydration polycondensation can be promoted. As a result, a silica film having a uniform predetermined thickness can be formed on the substrate in the liquid. in this case,
The thickness of the silica film can be controlled by the silicon alkoxide concentration, water concentration, catalyst concentration, treatment temperature, treatment time, number of treatments, and the like. In addition, the surface shape of the thin film can be controlled by increasing the hydrophobicity of the substrate surface. The amorphous silica film produced by the above method has a uniform and high density, and high hardness can be added by drying the amorphous silica film at room temperature. Further, by heating and baking this, a high-purity and high-density amorphous silica film can be obtained. The silica film of the present invention has a property of improving the light transmittance of a glass substrate, for example, as shown in Examples described later.

【0019】本発明における上記低密度ケイ酸コロイド
の基体への付着と脱水重縮合について説明すると、シリ
コンアルコキシドの加水分解によって生じた過渡的なシ
リコン酸は、液中で凝縮と再溶解を繰り返しており、凝
縮によって形成された過渡的なシリコン酸コロイドのう
ち、互いに衝突して表面積/体積比が小さくなったもの
だけが再溶解を免れて固相となる。この過渡的なシリコ
ン酸コロイドは、反応が進行する間、常に生成と溶解を
繰り返しており、かつその大きさは溶存シリコン酸の過
飽和度に比例する。本発明では、これにより、上記反応
が進行している間であれば、基体の浸漬開始と継続時間
を任意に設定して、基体表面にシリカ膜を形成すること
ができる。また、溶液と基体とを相対的に運動させるこ
と等により反応液を動的な状態に保持することにより、
基体の表面が疎水性であっても、過渡的なシリコン酸コ
ロイドを基体表面に付着せしめることが可能となる。
The deposition of the low-density silicic acid colloid on the substrate and dehydration polycondensation in the present invention will be described. The transient silicon acid generated by the hydrolysis of the silicon alkoxide is repeatedly condensed and redissolved in the liquid. However, among the transient silicic acid colloids formed by condensation, only those colliding with each other and having a small surface area / volume ratio are escaped from re-dissolution and become a solid phase. This transient silicic acid colloid constantly repeats formation and dissolution during the progress of the reaction, and its size is proportional to the supersaturation degree of the dissolved silicic acid. In the present invention, this allows the silica film to be formed on the surface of the substrate by arbitrarily setting the start and duration of immersion of the substrate while the above reaction is in progress. Further, by keeping the reaction solution in a dynamic state by, for example, moving the solution and the substrate relatively,
Even if the surface of the substrate is hydrophobic, it is possible to make the transient silicic acid colloid adhere to the surface of the substrate.

【0020】[0020]

【実施例】以下、実施例に基づいて本発明を具体的に説
明するが、本発明は、以下の実施例によって何ら限定さ
れるものではない。 実施例1 基体として、表面が親水性であるシリコン基板と、表面
が強疎水性である1H、1H、2H、2H−perfl
uorodecyl trimethoxysilan
e単分子膜によって表面を化学修飾(フッ素処理)した
シリコン基板、を使用した。反応時にシリコンテトラエ
トキシド0.11mol/lとなるようにこれをエタノ
ールに溶解した溶液、並びに反応時に水3.0mol/
l、アンモニア1.0mol/lとなるようにこれらを
エタノールに溶解した溶液を調製し、前者に基体を浸漬
した。前者の容器を震盪して反応液を動的な状態に保持
した状態で、これに後者を投入した後、容器をフィルム
で密閉し、更に震盪して反応液を動的な状態に保持しつ
つ20℃で保持した。
EXAMPLES The present invention will be specifically described below based on examples, but the present invention is not limited to the following examples. Example 1 As a substrate, a silicon substrate having a hydrophilic surface and 1H, 1H, 2H, 2H-perfl having a strongly hydrophobic surface are used.
uorodecyl trimethysilan
A silicon substrate whose surface was chemically modified (fluorine treated) with a monomolecular film was used. A solution of silicon tetraethoxide dissolved in ethanol at a reaction time of 0.11 mol / l and water at a reaction time of 3.0 mol / l
1 and ammonia 1.0 mol / l to prepare a solution in which these were dissolved in ethanol, and the substrate was immersed in the former. While holding the reaction solution in a dynamic state by shaking the former container, after adding the latter to this, the container is sealed with a film and further shaken to keep the reaction solution in a dynamic state. Hold at 20 ° C.

【0021】所定の時間が経過した後に、基体を取りだ
し、これをエタノール120mlに対して水0.648
mlを加えたもので洗浄し、70℃で乾燥した。得られ
たシリカ膜について原子間力顕微鏡(AFM)で膜厚を
調べた。膜厚は、反応時間60分から240分にかけ
て、時間t(分)の関数として次式で表された(図
4)。 未処理シリコン板上:d(nm)= 30 log
(t)−8.8 疎水処理シリコン板上:d(nm)= 33 log
(t)−36 また、シリコン単結晶基板上のシリカ膜の表面粗さはR
MS粗さで1nmであった。フッ素処理済シリコン単結
晶基板の表面粗さはRMS粗さで10〜14nmであっ
た。
After a lapse of a predetermined time, the substrate was taken out, and 120 ml of ethanol was added to 0.648 of water.
It was washed with the addition of ml and dried at 70 ° C. The thickness of the obtained silica film was examined by an atomic force microscope (AFM). The film thickness was expressed by the following equation as a function of time t (minute) from the reaction time of 60 minutes to 240 minutes (FIG. 4). On untreated silicon plate: d (nm) = 30 log
(T) -8.8 On hydrophobically treated silicon plate: d (nm) = 33 log
(T) -36 Further, the surface roughness of the silica film on the silicon single crystal substrate is R.
The MS roughness was 1 nm. The surface roughness of the fluorine-treated silicon single crystal substrate was RMS roughness of 10 to 14 nm.

【0022】実施例2 上記実施例1において、基体をソーダライムガラスと
し、該ガラス板の両表面を膜厚137nmの非晶質シリ
カ膜で被覆した。この試料について、紫外−可視光分光
光度計で透光率を計測した。未処理の基体と比較したと
ころ、非晶質シリカ膜の被覆により透光率が向上するこ
とが分かった(図5)。
Example 2 In Example 1, the substrate was soda lime glass, and both surfaces of the glass plate were covered with an amorphous silica film having a film thickness of 137 nm. The transmittance of this sample was measured with an ultraviolet-visible light spectrophotometer. When compared with the untreated substrate, it was found that the coating of the amorphous silica film improved the light transmittance (FIG. 5).

【0023】[0023]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明は、新規シ
リカ薄膜の製造方法及び複合構造体に係るものであり、
本発明により、以下のような格別の作用効果が奏され
る。 (1)本発明のシリカ薄膜の製造方法によれば、非晶質
シリカ薄膜を、膜厚を制御して、任意の表面特性及び任
意の表面形状を有するの基体上に成膜して、基体上に均
一かつ高品質な所定の膜厚のシリカ膜を作製することが
できる。 (2)基体の耐熱温度以下の温度であれば加熱焼成によ
り膜内部に残留する不純物を除去して高純度化すること
ができる。 (3)このシリカ薄膜は、電気的絶縁性を利用した電気
的絶縁膜、高い強度を利用した高純度保護膜、高い透光
性を利用した光導波形成膜、表面の微細な凹凸を利用し
た低反射膜、基体表面の微細な欠陥を修復する修復膜な
どの工業的用途に多角的に利用することができる。 (4)上記方法により得られたシリカ薄膜を表層に有す
る、高い光透過性を有する複合構造体を提供することが
できる。
As described in detail above, the present invention relates to a method for producing a novel silica thin film and a composite structure,
According to the present invention, the following special operational effects are exhibited. (1) According to the method for producing a silica thin film of the present invention, an amorphous silica thin film is formed on a substrate having an arbitrary surface characteristic and an arbitrary surface shape by controlling the film thickness to obtain a substrate. A uniform and high-quality silica film having a predetermined film thickness can be formed on the upper surface. (2) If the temperature is equal to or lower than the heat resistant temperature of the substrate, the impurities remaining inside the film can be removed by heating and baking to achieve high purification. (3) This silica thin film uses an electrical insulating film that utilizes electrical insulation, a high-purity protective film that utilizes high strength, an optical corrugated film that utilizes high translucency, and fine irregularities on the surface. It can be used for various purposes such as a low-reflection film and a repair film for repairing fine defects on the surface of a substrate. (4) It is possible to provide a composite structure having a silica thin film obtained by the above method as a surface layer and having high light transmittance.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】図1は、本発明における基体上への平滑な膜形
成過程の模式図を示す。
FIG. 1 is a schematic view of a process of forming a smooth film on a substrate according to the present invention.

【図2】図2は、本発明における基体上への表面粗さの
大きい膜形成過程の模式図を示す。
FIG. 2 is a schematic view of a process of forming a film having a large surface roughness on a substrate according to the present invention.

【図3】図3は、本発明の方法の概要を示す。FIG. 3 shows an overview of the method of the invention.

【図4】図4は、シリカ膜の膜厚と反応時間の関係を示
す。
FIG. 4 shows the relationship between the thickness of the silica film and the reaction time.

【図5】図5は、紫外−可視光分光光度計でガラスの透
光率を計測した結果を示す。
FIG. 5 shows the results of measuring the light transmittance of glass with an ultraviolet-visible light spectrophotometer.

フロントページの続き Fターム(参考) 4F205 AA33 GA08 GB11 GE24 GF01 GF02 GF05 4G059 AA08 AC04 AC16 AC20 AC24 EA05 EB07 4G072 AA26 AA28 BB09 FF07 GG03 HH30 JJ11 JJ21 JJ38 MM01 MM31 MM35 UU30 5F058 BA20 BC02 BF46 BG10 BH01 BJ01 Continued front page    F-term (reference) 4F205 AA33 GA08 GB11 GE24 GF01                       GF02 GF05                 4G059 AA08 AC04 AC16 AC20 AC24                       EA05 EB07                 4G072 AA26 AA28 BB09 FF07 GG03                       HH30 JJ11 JJ21 JJ38 MM01                       MM31 MM35 UU30                 5F058 BA20 BC02 BF46 BG10 BH01                       BJ01

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基体表面に接合したシリカ薄膜の製造方
法であって、(1)シリコンアルコキシド、アルコー
ル、水及びアルカリからなる溶液に基体を浸漬する、
(2)アルコール溶媒中でのシリコンアルコキシドの加
水分解により液中に直径1〜30nmの低密度ケイ酸コ
ロイドを生ぜしめる、(3)これらの基体への付着と脱
水重縮合により液中で基体上に均一な所定の膜厚のシリ
カ薄膜を形成する、(4)上記膜形成過程で反応液を動
的な状態に保持する、ことを特徴とするシリカ薄膜の製
造方法。
1. A method for producing a silica thin film bonded to a surface of a substrate, which comprises (1) immersing the substrate in a solution consisting of silicon alkoxide, alcohol, water and alkali.
(2) Hydrolysis of silicon alkoxide in an alcohol solvent produces a low-density silicic acid colloid with a diameter of 1 to 30 nm in the liquid. (3) Adhesion to these substrates and dehydration polycondensation on the substrate in the liquid. A silica thin film having a uniform predetermined thickness is formed on (4), and (4) the reaction liquid is kept in a dynamic state during the film formation process.
【請求項2】 シリコンアルコキシドが、シリコンテト
ラメトキシド、シリコンテトラエトキシド、シリコンテ
トライソプロポキシド、及びシリコンテトラブトキシド
の群から選ばれた少なくとも1種である請求項1に記載
の方法。
2. The method according to claim 1, wherein the silicon alkoxide is at least one selected from the group consisting of silicon tetramethoxide, silicon tetraethoxide, silicon tetraisopropoxide, and silicon tetrabutoxide.
【請求項3】 溶媒であるアルコールが、メタノール、
エタノール、及びイソプロパノールの群から選ばれた少
なくとも1種である請求項1に記載の方法。
3. An alcohol as a solvent is methanol,
The method according to claim 1, wherein the method is at least one selected from the group consisting of ethanol and isopropanol.
【請求項4】 シリカ膜の膜厚が、1nm〜10μmで
ある請求項1に記載の方法。
4. The method according to claim 1, wherein the thickness of the silica film is 1 nm to 10 μm.
【請求項5】 反応液を揺動させることにより反応液を
動的な状態に保持して、低密度ケイ酸コロイドの基体へ
の付着を促進させる請求項1に記載の方法。
5. The method according to claim 1, wherein the reaction liquid is kept in a dynamic state by rocking the reaction liquid to promote the adhesion of the low-density silicic acid colloid to the substrate.
【請求項6】 溶媒を循環させること、基体を振動させ
ること、又は反応槽を震盪することにより反応液を動的
な状態に保持する請求項1に記載の方法。
6. The method according to claim 1, wherein the reaction solution is kept in a dynamic state by circulating a solvent, vibrating the substrate, or shaking the reaction tank.
【請求項7】 基体表面の疎水度を設定することにより
薄膜の表面粗さを制御する請求項1に記載の方法。
7. The method according to claim 1, wherein the surface roughness of the thin film is controlled by setting the hydrophobicity of the substrate surface.
【請求項8】 基体の浸漬の開始時間とその後の保持時
間を任意に設定することにより所定の膜厚にする請求項
1に記載の方法。
8. The method according to claim 1, wherein a predetermined film thickness is obtained by arbitrarily setting a start time of dipping the substrate and a holding time thereafter.
【請求項9】 基体が、フッ素処理に代表される化学的
修飾により表面が疎水化された基体、シリコーンゴム、
アクリル樹脂、又はセルロースである請求項1に記載の
方法。
9. A substrate whose surface is hydrophobized by chemical modification represented by fluorine treatment, silicone rubber,
The method according to claim 1, which is an acrylic resin or cellulose.
【請求項10】 請求項1から9のいずれかに記載の方
法により得られたシリカ薄膜を、乾燥することを特徴と
するシリカ薄膜の製造方法。
10. A method for producing a silica thin film, which comprises drying the silica thin film obtained by the method according to any one of claims 1 to 9.
【請求項11】 乾燥後の熱処理によって膜の密度を任
意に設定する請求項10に記載の方法。
11. The method according to claim 10, wherein the density of the film is arbitrarily set by heat treatment after drying.
【請求項12】 請求項1から11のいずれかに記載の
方法により得られたシリカ薄膜を表層に有することを特
徴とする高い光透過性を有する複合構造体。
12. A composite structure having a high light transmittance, comprising a silica thin film obtained by the method according to claim 1 as a surface layer.
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