RU2110604C1 - Способ получения окисных пленок - Google Patents
Способ получения окисных пленок Download PDFInfo
- Publication number
- RU2110604C1 RU2110604C1 SU4924997A RU2110604C1 RU 2110604 C1 RU2110604 C1 RU 2110604C1 SU 4924997 A SU4924997 A SU 4924997A RU 2110604 C1 RU2110604 C1 RU 2110604C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- evaporation
- deposition
- films
- substrate
- oxide
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Surface Treatment Of Glass (AREA)
Abstract
Использование: технология нанесения электропроводящих покрытий на изделия оптического приборостроения вакуумным испарением материала. Сущность изобретения: способ включает испарение окисла металла лазерным испарением, осаждение продуктов испарения на подложку и термообработку осажденного слоя в атмосфере кислорода с парциальным давлением 1 • 103 - 5 • 105 мм рт. ст. при ее ионизации тлеющим разрядом. Облучение проводят импульсным лазерным излучением с плотностью мощности 5 • 105 - 1 • 106 Вт/см2, длительностью импульсов 700 мкс - 1 мс в течение 110 - 130 с. 1 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано для получения оксидов электропроводящих пленок, обладающих высокой прозрачностью и прочностью сцепления со стеклянными подложками, применяемых для изготовления жидкокристаллических индикаторов и покрытий электронно-лучевых трубок.
Известен способ получения прозрачной электропроводящей пленки с высокой прозрачностью, заключающийся в нанесении окислов металлов (Me), проводящих электропроводные свойства в пленочной фазе, путем распыления окислов металлов и осаждения их из пара на прозрачную подложку из неорганического материала [1] . В способе формируют прозрачный электропроводящий слой (ПЭС), состоящий из окислов Me, например из Ih2O3 или SnO2 (кристаллических или с малой степенью кристалличности), одним из таких способов, как осаждение из пара, распыление или ионная плакировка на прозрачной подложке из неорганического материала, например, кварца или из органического материала, например, политентерефтолана, со сравнительно низкой температурой ≈50 - 70oC. Указанный ПЭС обладает пропускной способностью ≥70% для света с длиной волны 550 нм. Затем ПЭС подвергают термообработке путем обдува его горячим воздухом в течение короткого периода времени ≈ 10 - 30 мин и при сравнительно низкой температуре 130 - 200oC для роста доли кристаллических фаз. Данному способу присуще также нарушение химического состава за счет возможной диссоциации оксидов. Поэтому величина светопропускания и адгезия не будут в данном способе иметь хороших значений, пригодных для эксплуатации в условиях влажной атмосферы и агрессивных сред.
Известен способ получения прозрачных окисных электропроводящих покрытий импульсным лазерным напылением, заключающийся в испарении трехокиси индия импульсным лазерным излучением в атмосфере кислорода и осаждении продуктов испарения на прозрачную подложку [2]. В данном способе изложена методика создания электропроводящих слоев на основе трехокиси индия напылением с помощью частотного твердотельного лазера ЛТИПЧ-8. Экспериментальная установка для реализации метода ОКГ-напыления состояла из системы ввода излучения, содержащей фокусирующую линзу и два диэлектрических зеркала, рассчитанные на длины волн 1,06 мкм и 0,530 мкм. Для обеспечения равномерного расходования испаряемого вещества и косинусного характера диаграммы разлета лазерной эрозионной плазмы, а также для сохранения условий фокусировки было применено механическое сканирование излучения по поверхности мишени. Сканирование осуществлялось путем возвратно-поступательного перемещения и вращения мишеней относительно неподвижной фокусирующей системы. Параметры лазера в процессе напыления: τимп = 1 • 10-6с; Eимп = 30 - 50 мДж; частота следования импульсов f = 12,5 и 50 Гц; плотность мощности P = 1,5 • 108 - 1 • 108 Вт/см2. Расстояние между мишенью и подложкой изменялось в пределах l = 2,5 - 5,0 см. Рабочий вакуум составлял p = 5 • 10-4 Па, а при напылении в атмосфере кислорода p = 0,5 Па. В качестве подложек использовали полированные пластины кварцевого стекла марки КУ размером 18•18 мм. Характерной особенностью рассматриваемого метода является возможность напыления окиси индия при высоком остаточном давлении (0,5 Па), что исключается при электронно-лучевом методе. Однако несовершенство структуры пленок приводит к уменьшению сопротивления под действием ультрафиолетового излучения. Данные пленки имеют низкие значения светопропускания и электропроводности, нарушенный стехиометрический состав. Кроме того, слабая адгезия затрудняет практическое использование данных покрытий.
Известен способ получения электропроводящих покрытий на кварцевую или стеклянную подложку путем испарения оксида металла лазерным излучением, осаждения продуктов испарения на подложку и последующей термообработки осажденного слоя [3].
В известном способе испарение мишени из оксида металла осуществляли в вакууме путем ее облучения рубиновым лазером с модулированной добротностью с длительностью импульса 80 нс и с плотностью энергии 2 - 6 Дж/см2 при вакууме 1•10-4 мм рт.ст. Осажденный слой термообрабатывали вместе с подложкой путем отжига на воздухе при температуре 350oC в течение 30 мин.
Недостатками известного способа следует считать низкое качество пленок, невысокую производительность способа. Низкое качество пленок обусловлено неоднородностью стехиометрического состава, их дефективностью и пористостью после осаждения. Последующий отжиг лишь частично уменьшает указанные недостатки покрытий. В результате известный способ обеспечивает получение пленок с низкой адгезией, с нарушением стехиометрического состава, с низкими электрохромными свойствами и быстродействием. Так, полученные по известному способу покрытия после 42 дней хранения полностью утратили свои электрохромные свойства. Значения светопропускания и удельного поверхностного электросопротивления являются невысокими и нестабильными во времени.
Наиболее близким к заявляемому является способ получения окисных пленок, включающий испарение оксида металла лазерным излучением в атмосфере кислорода, осаждение продуктов испарения на нагретую подложку, воздействие на пленочную фазу импульсным лазерным излучением [4]. В известном способе осуществляется испарение мишени из тугоплавкого окисла, используя CO2-лазер с полностью мощности 104 Вт/см2, при парциальном давлении 4 • 10-2 Па. Перед напылением подложку подвергали лазерной очистке в режиме модулированной добротности с длительностью импульса τи = 5 • 10-8 c и с плотностью мощности 7 • 103 Вт/см2 для KBr и NaCl и 1,5 • 106 Вт/см2 для кварца КИ. Через 1 мин после начала осаждения пленку подвергали облучению импульсами длительностью τи = 0,8 • 10-3 c с энергией в импульсе W = 230 Дж на длине волны λ = 1,06 мкм и частотой следования импульсов 0,05 - 10 Гц. Плотность мощности в импульсе составляла 3 • 103 - 7 • 104 Вт/см2.
Недостатком известного способа следует считать низкие нитрохромные свойства пленок, получаемым по указанным режимам. Описанный в прототипе способ позволяет получать совершенные по структуре и стехиометрическому составу пленки тугоплавких окислов, которые являются диэлектрическими и не обладают электропроводящими свойствами. В результате известный способ обеспечивает получение пленок с хорошей стехиометрией, низкой прочностью, высокой адгезией к подложке, но с плохими электрохромными свойствами. Так, полученные по известному способу окисные электропроводящие покрытия имели очень низкое значение светопропускания (менее 30%), удельное поверхностное сопротивление было крайне нестабильным во времени.
Распыление известным способом окислов металлов, применяемых для получения электропроводных покрытий, позволяет получить окисные пленки с более высоким светопропусканием, однако величина его недостаточна для решения ряда технических задач. Главный недостаток применения известного способа получения окисных пленок при распылении Ih2O3, SnO2, CdO заключается в том, что пленки теряют электропроводные свойства, т.е. получаются диэлектрическими.
Цель изобретения - повышение качества покрытия за счет увеличения светопропускания, снижения удельного сопротивления.
Достижение цели обеспечивается тем, что в способе получения окисных пленок, включающем испарение оксида металла лазерным излучением в атмосфере кислорода, осаждением продуктов испарения на нагретую подложку и воздействие на пленочную фазу импульсным лазерным излучением, кислород ионизируют тлеющим разрядом, испаряют трехоксид индия, оксид олова или оксид кадмия; воздействие на пленочную фазу импульсным лазерным излучением осуществляют после завершения осаждения продуктов испарения на подложку, при этом используют импульсное лазерное излучение с плотностью мощности 5•105 - 1•106 Вт/см2. Кроме того, осаждение осуществляют в атмосфере ионизированного кислорода с парциальным давлением 1•1--3 - 5•10-5 мм рт.ст., а облучение импульсным лазерным излучением проводят при длительности импульса лазерного излучения 0,7 - 1,0 мс в течение 100 - 130 с, что обеспечивает получение окисных пленок, сочетающих наиболее высокие значения светопропускания и электропроводности.
Способ осуществляют следующим образом.
В вакуумную камеру 1 (см. чертеж) загружают испаряемый оксид в тигель 15. Вещество испаряют с помощью CO2-лазера 3 с блоком питания и управления 2. Лазерное излучение посредством оптического ввода 5 и фокусирующей линзы из NaCl 4 направляют на мишень, расположенную в тигле 15. Стеклянные или кварцевые подложки 9 закрепляют на вращающемся барабане 8. Вращение подложек обеспечивает необходимую равномерность напыления, а также позволяет производить лазерное облучение уже напыленных слоев. Ионизация кислорода в камере 1 производится с помощью стационарного блока 6 и электродов 7. Облучение пленок осуществляется через вакуумный ввод 10, оптический формирующий объектив 11 лазером 12, имеющим блок питания и управления 13. Защита оптики от загрязнения продуктами напыления производится с помощью отражательного экрана 14. Нагрев подложек осуществляется с помощью ИК-нагревателей 16.
Пример. Наносили покрытия по предлагаемому способу по схеме осуществления способа, показанной на чертеже. В качестве оксидов металлов использовали In2O3, SnO2, CdO. Подложками служили стекло КВ (ГОСТ 3514-76), плавленый кварц (ТУ 41-07-009-83), кварц C5-1. Напыление осуществляли на промышленной установке УВН-73П-2. Ионизация кислорода проводилась с помощью стандартного устройства для получения тлеющего разряда. Электродом служил полый цилиндр из алюминия высокой степени чистоты (99,9% Al). На электрод подавалось отрицательное напряжение 6 кВ, ток ионизации поддерживался равным 100 μA. Испарение оксидов металлов производилось непрерывным CO2-лазером с длиной волны 10,6 мкм и выходной мощностью 40 Вт. Марка лазера - ЛГН-703. Подложки располагались на специальной вращающейся карусели на расстоянии 10 - 25 см от мишени. Нагрев подложек производился ИК-нагревателем вакуумной установки УВН-73П-2. Парциальное давление поддерживалось в пределах 1•10-3 - 5•10-5 мм рт. ст. и контролировалось масс-спектрометром МС-7201. Температура подложек составляла в процессе осаждения 400 - 600oC. Лазерное облучение напыленного покрытия производилось лазером ГОС-301, работающим в режиме свободной генерации с длиной волны 1,06 мкм, номинальной энергией в импульсе 300 Дж, обеспечивающей плотность мощности на мишени при соответствующей фокусировке с помощью фокусирующего объекта 5•105 - 1•106 Вт/см2 и длительностью импульса 0,8•10-3 с. Другая длительность импульсов достигалась за счет использования стандартного блока питания лазера установки "Квант-15". Плотность энергии изменялась с помощью нейтральных светофильтров. Длительность облучения составляла 100-130 с.
Конкретные параметры заявляемого способа и свойства полученных покрытий приведены в таблице. Кроме того, в таблице приведены режимы лазерного напыления и свойства покрытий, полученных при этих режимах подтверждающие обоснованность выбранных режимов заявляемого способа.
Пленки согласно способу-прототипу получали путем испарения CO2-лазером с плотностью мощности 1•104 Вт/см2 мишени из In2O3, SnO2, CdO в атмосфере осушенного кислорода при парциальном давлении 4•10-2 Па. Подложками служили стекло K8, плавленый кварц C5-1. В процессе осаждения пленку образующегося окисла подвергали облучению импульсами длительностью τи = 0,8 • 10-3 c с плотностью мощности излучения 7•104 Вт/см2 на длине волны λ = 1,06 мкм и частотой следования импульсов 10 Гц. Температура подложки составляла 600oC, скорость осаждения 15 Результаты измерения свойств представлены в таблице. При этих режимах испарения и лазерной обработки получаются пленки, совершенные по стехиометрическому составу. Однако совершенные по своей структуре пленки обладают высокими диэлектрическими свойствами.
Информация, принятая во внимание при экспертизе:
1. Заявка Японии, 63-454, МКИ C 23 C 14/08, опублик. 05.01.88.
1. Заявка Японии, 63-454, МКИ C 23 C 14/08, опублик. 05.01.88.
2. Шаганов И.И. и др. Получение прозрачных окисных электропроводящих покрытий импульсным лазерным напылением. - Оптико-механическая промышленность, 1981, N 5, с. 30-32.
3. Романов И. М. и др. Влияние импульсного излучения на характеристики электрохромных пленок. - ЖТФ, 1984, т. 54, вып. 12, с. 2366-2368.
4. Авт. св. СССР N 1492762, МКИ C 23 C 14/28 (прототип).
Claims (1)
- Способ получения окисных пленок, включающий испарение оксида металла лазерным излучением в атмосфере кислорода, осаждение продуктов испарителя на нагретую подложку, облучение подложки импульсным лазерным излучением, отличающийся тем, что, с целью повышения электропроводимости и светопропускания пленок, а также снижения их удельного сопротивления, в качестве оксида металла испаряют окислы типа трехокиси индия или окиси олова или окиси кадмия, при этом кислород ионизируют тлеющим разрядом, а его давление составляет 1 • 10- 3 - 5 • 10- 5 мм рт.ст., облучение подложки импульсным лазерным излучением проводят после завершения процесса осаждения продуктов испарения на подложку в течение 100 - 130 с, причем плотность мощности лазерного излучения составляет 5 • 105 - 1 • 106 Вт/см2, а длительность импульса 0,7 - 1,0 мс.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4924997 RU2110604C1 (ru) | 1991-01-22 | 1991-01-22 | Способ получения окисных пленок |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4924997 RU2110604C1 (ru) | 1991-01-22 | 1991-01-22 | Способ получения окисных пленок |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2110604C1 true RU2110604C1 (ru) | 1998-05-10 |
Family
ID=21568340
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4924997 RU2110604C1 (ru) | 1991-01-22 | 1991-01-22 | Способ получения окисных пленок |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2110604C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EA020830B1 (ru) * | 2012-03-27 | 2015-02-27 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" (Сфу) | СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОЗРАЧНОЙ ПРОВОДЯЩЕЙ ПЛЕНКИ InSnO |
RU2768816C1 (ru) * | 2021-09-01 | 2022-03-24 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) | Способ моделирования восстановления оптических и прочностных характеристик изделия из кварцевого стекла, используемого в космических аппаратах |
-
1991
- 1991-01-22 RU SU4924997 patent/RU2110604C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР N 1492762, C 23 C 14/28, 1987 г. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EA020830B1 (ru) * | 2012-03-27 | 2015-02-27 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" (Сфу) | СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОЗРАЧНОЙ ПРОВОДЯЩЕЙ ПЛЕНКИ InSnO |
RU2768816C1 (ru) * | 2021-09-01 | 2022-03-24 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) | Способ моделирования восстановления оптических и прочностных характеристик изделия из кварцевого стекла, используемого в космических аппаратах |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA1093910A (fr) | Depot reactif d'oxydes | |
Alvisi et al. | HfO2 films with high laser damage threshold | |
US4970196A (en) | Method and apparatus for the thin film deposition of materials with a high power pulsed laser | |
EP0636702B1 (en) | Methods for producing functional films | |
US6383345B1 (en) | Method of forming indium tin oxide thin film using magnetron negative ion sputter source | |
JP2523561B2 (ja) | ガラスまたはセラミック材料の物体から金属イオンを除去する方法 | |
EP0754777A2 (en) | Process for producing thin film, and optical instrument including the same | |
US2428868A (en) | Apparatus for producing hardened optical coatings by electron bombardment | |
US3756847A (en) | Method for controlling the composition of a deposited film | |
KR100336621B1 (ko) | 고분자 기판 위의 인듐산화물 또는 인듐주석산화물 박막증착 방법 | |
JP2001073136A (ja) | 光学薄膜製造装置 | |
RU2110604C1 (ru) | Способ получения окисных пленок | |
US4104418A (en) | Glass layer fabrication | |
US3716406A (en) | Method for making a cadmium sulfide thin film sustained conductivity device | |
RU2241065C2 (ru) | Способ нанесения проводящего прозрачного покрытия | |
Sankur | Properties of dielectric thin films formed by laser evaporation | |
US3673006A (en) | Method and apparatus for surface coating articles | |
JPH058527B2 (ru) | ||
JP2019507719A (ja) | 温度制御を用いて形成された金属島層を含む被覆物品及び/又はその製造方法 | |
JPH0992133A (ja) | プラズマディスプレイパネルの製造方法 | |
US5975012A (en) | Deposition apparatus | |
RU2112076C1 (ru) | Способ нанесения проводящего прозрачного покрытия | |
DE4221361C1 (en) | Plasma-supported deposition of thin insulating layers on substrates - buy vaporising insulating material and ionising in plasma of low energetic arc discharge | |
JP3080096B2 (ja) | 大面積薄膜の作製方法 | |
JPH08337435A (ja) | 石英系ガラス膜の製造方法 |