NL8303059A - Werkwijze voor de vervaardiging van een laag van een oxide van een element uit groep iva. - Google Patents

Description

v EHN 10.768 1 N.V. Philips’ Gloeilampenfabrieken te Eindhoven

Werkwijze voor de vervaardiging van een laag van een oxide van een element uit groep IVa.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor de vervaardiging van een lichaam, bestaande uit een substraat met een transparante laag van een oxide van een element uit groep IVa van het Periodiek Systeem en op de hiermede verkregen produkten.

5 De oxiden van deze elementen, TiC^, Zr02 en HfC^,worden veelvuldig gebruikt als lagen met een optisch effect. Er zijn verschillende technieken voor het aanbrengen van dergelijke lagen in gebruik.

Het opdampproces wordt veel toegepast, maar voor grootschalige industrieële fabricage geeft men de voorkeur aan werkwijzen, waarbij 10 geen vakuum te pas kant. Eten dergelijke werkwijze maakt gebruik van het danpelen en/of spinnen van een substraat in een oplossing van een verbinding van het betreffende element, die bij verhitting in het betreffende oxide in de vorm van een laagje wordt angezet. Heel geschikt zijn metaalorganische verbindingen van'het element, zoals Ti-dipropoxy-ace- 15 tylacetcnaat, in een organisch oplosmiddel. Na het aanbrengen van een laag van een dergelijke oplossing op het substraat wordt dit droogge-stookt en vervolgens vindt er een thermische nabehandeling plaats, waarbij het residu, bestaande uit koolstof en koolstofhoudende verbindingen, verdwijnen en het gewenste laagje in zuivere toestand overblijft.

20 Deze werkwijzen welke van oplossingen uitgaan leveren goede lagen van TiC^. De brekingsindex ervan is als regel niet hoger dan 2,0 terwijl intrinsiek een hogere waarde zou moeten worden verkregen. Op-gedampte lagen hebben waarden tussen 2,3 en 2,6. Voor ZrO^ en Hf02 geldt een overeenkanstige situatie.

25 Van titaanoxide bestaan verschillende modificaties met ver schillende fysische eigenschappen, met name verschillende waarden van de brekingsindex. Naast de amorfe toestand bestaat er een tetragcnale anataas-vorm, een tetragcnale rutiébvorm en het orthorhcmbische brookiet.

30 Nu is er uit de RCA. Review £1_, 133-180 (1980), een artikel ' van W. Kern c.s. in het bijzonder de bladzijden 153-162, bekend dat door een thermische nabehandeling van een substraat met een door opspuiten verkregen TiO^-laag op een temperatuur van 450°C een verhoging ; a V o ^ - f% O w ./ v, . · o EHN 10.768 2 van de brekingsindex wordt bereikt van ongeveer 2,1 tot 2,2. Door de auteurs van dit artikel werd vastgesteld, dat verhitting van het substraat met de laag tot hogere temperaturen nauwelijks effect heeft op de eigenschappen van de laag, doordat een ongewenste kristallijne fase, 5 anataas, hierbij gevormd wordt met o.a. een hogere optische absorptie.

De uirvinoing maakt het echter mogelijk, de brekingsindex van titaandioxidelaagjes te verhogen tot een waarde van 2,6.

Een vergelijkbare situatie bestaat er voor zirkoonoxide en hafniumoxide.

10 De werkwijze volgens de uitvinding waarbij het substraat bij verhoogde temperatuur wordt behandeld net een oplossing van een verbinding van het element, die bij verhitting in het betreffende oxide wordt omgezet.is daardoor gekenmerkt, dat na het aanbrengen van de laag het lichaam, tenminste in het traject boven 300°C, met een snelheid 15 van tenminste 30°C/sec, van cmgevingstemperatuur op een temperatuur boven 700°C wordt gebracht, tenminste gedurende 45 sec. boven deze tenperatuur gehouden wordt en vervolgens eveneens met een snelheid van tenminste 30°C/sec., althans in het traject van boven 700°C tot 300°C, tot kamertemperatuur wordt af gekoeld. Bij de experimenten, die leidden 20 tot het doen van de uitvinding bleek, dat bij het aldus snel passeren van het temper atuurtr aj eet tussen 300 en 700°C de vorming van de anataas-modificatie wordt voorkanen en de rutielmodificatie wordt verkregen, waarvan bekend is dat het intrinsiek polykristallijn een effectieve brekingsindex van 2,6 bezit.

25 Er zijn verschillende wijzen, waarop deze snelle verhitting kan worden gerealiseerd. Het direct plaatsen in een oven met een temperatuur boven 700°C geeft na ongeveer 30 sec. al een zichtbare reflectieverhoging. Indirecte verhitting via een kwartslichaam in een waterstofvlam levert eveneens het gewenste resultaat.. Tenslotte is 30 het met behulp van een laserbundel (bijvoorbeeld een CC^-laser) niet alleen mogelijk de anzetting hemogeen tot stand te brengen, doch ook gestructureerd.

Door de snelle verhitting op een temperatuur boven 700°C wordt een verhoging van de brekingsindex reeds bij 750°C bereikt. Het 35 optimale effect wordt echter verkregen, wanneer na het aanbrengen van de laag het lichaam, tenminste in het traject boven 300°C, met een snelheid van tenminste 30°C/sec. van angevingstenperatuur op een temperatuur boven 1000°C wordt gebracht, tenminste gedurende 45 sec.

Τ’ λ - Λ - Λ '· , . · · '* ι] •ο -* J * * , ^ /f H3N 10.768 3 hoven deze temperatuur gehouden wordt en vervolgens eveneens met een snelheid van tenminste 30°C/sec., althans In het traject vanboven 1000°c tot 300°C, tot omgevingstemperatuur wordt af gekoeld.

Thans volgt een concrete uitvoeringsvorm van de uitgevonden 5 werkwijze.

Een oplossing van titaanacetylacetanaat in isopropanol wordt cp een glassubstraat (borosilicaatglas of voor toepassingen bij hoge temperatuur kwartsglas) aangebracht d.m.v. spinnen en/of danpelen.

Bij het spinnen wordt een hoeveelheid van genoemde oplossing 10 met een pipet opgebracht en d.m.v. centrifugaalkracht op het substraat gelijkmatig verdeeld. De antreksnelheid en de viscositeit zijn hierbij bepalend voor de laagdikte die verkregen wordt. Bij het danpelen wordt het glassubstraat cndergedanpeld in de oplossing en daaruit ópgetrokken.

De optreksnelheid en de viscositeit van de vloeistof bepalen de laag-15 dikte. De bedekte glassubstraten worden vervolgens gedroogd op 80°C gedurende 20 minuten, waardoor het oplosmiddel verdwijnt. Direkt hierna worden de substraten gedurende 45 sec. in een oven boven 700°C verhit. Dit moet snel gebeuren (30°C/sec. vanaf ca. 300°C). Ook kunnen de aangebrachte lagen aangestraald worden met een 80 Watt CC^-laser 20 waardoor de lagen in zeer korte tijd (de verplaatsing onder de laserbundel is 20 itrn/sec), een hoge locale temperatuur bereiken. Door genoemde hoge temperatuurbehandeling worden de volgende resultaten bereikt: 750° effectieve brekingsindex (n^TiC^ 2,10 25 9 00° effectieve brekingsindex (n^TiC^ 2,40 1050°C effectieve brekingsindex (n^TiC^ 2,50 a 2/X) aanstralen d.m.v. een laser effectieve brekingsindex (n^TiC^ 2,60 30 35 Λ T t *7 - λ ü Q ’ ^

Claims (3)

1. Werkwijze voor de vervaardiging van een lichaam, bestaande uit een substraat met een transparante laag van een oxide van een element uit de groep IVa van het Periodiek Systeem, door het substraat bij verhoogde temperatuur te behandelen met een oplossing van een ver- 5 binding van het element, die bij verhitting in het betreffende oxide wordt omgezet, met het kenmerk, dat na aanbrengen van de laag het lichaam, tenminste in het traject boven 300°C, met een snelheid van tenminste 30°C/sec van omgevingstemperatuur op een temperatuur boven 70Q°C wordt gebracht, tenminste gedurende 45 sec. boven deze temperatuur 10 gehouden wordt en vervolgens eveneens met een snelheid van tenminste 30°C/sec., althans in het traject van boven 700°C tot 300°C, tot kamertemperatuur wordt af gekoeld.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat na het aanbrengen van de laag van het lichaam, tenminste in het traject boven 15 300°C, met een snelheid van tenminste 30°C/sec van omgevingstemperatuur qp een temperatuur boven 1000°C wordt gebracht, tenminste gedurende 45 sec. boven deze temperatuur gehouden wordt en vervolgens eveneens met een snelheid van tenminste 30°C/sec., althans in het traject van boven 1000°C,tot 300°C, tot angevingstemperatnur wordt afgekoeld. 20

3. Produkten, verkregen door middel van de werkwijze volgens con clusie 1 of 2. 25 30 35 r 7 η ~ n " ö w -ij ‘.s *3 - ---- i