Главная  Электрооптические эффекты 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [ 52 ] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78]

на стекле, которое нагревается, а затем обрабатывается горячими парами разлагающейся соли. Стеклянные подложки укрепляют в электропечи в специальных держателях. Печь сверху закрывают крышкой с отверстиями для отвода газообразных продуктов реакции, а снизу- свободно передвигающимся шибером. Под рабочей печью находится вторая печь, с испаряющимся пленкообразующим соединением SnCb. После достижения требуемой температуры (400 ... 450°С) шибер открывают, и пары хлорида олова приходят в соприкосновение с нагретой стеклянной подложкой. Предполагается следующий ход реакции:

SnCl2+H20->SnO-f2HCl,

2SnO--02-2Sn02,

2SnO->Sn02+Sn.

Толщину пленок регулируют в результате изменения времени обработки стекла парами. Постоянство электропроводимости пленок обеспечивается температурным режимом и качеством подготовки поверхности стеклянной подложки. Полученные значения поверхностной проводимости воспроизводимы и достаточно стабильны. При увеличении толщины пленок проводимость их повышается, но при этом ухудшается прозрачность [4.5, 4.6].

Получаемые описанными способами электропроводящие пленки отличаются плотной мелкокристаллической структурой (размер кристаллов 2,5 ... 5 нм), не содержат пор или продуктов гидратации, устойчивы к действию воды и ее паров, к растворам кислот и органическим растворителям, стойки к истиранию. Величина адгезии пленок на стекле достигает 200 кг/см. По твердости и коэффициенту теплового расширения они близки к керамическим материалам (а=4 ... 6-10~).

Электропроводящие пленки на основе Sn02 химически очень устойчивы, не окисляются при температурах до 250Х, частично разрушаются плавиковой кислотой, кипящей щелочью и атомарным водородом. При электролизе во влажной среде частично восстанавливаются.

Нагрев пленок из ЗпОг выше 240°С приводит к необратимому изменению сопротивления, которое растет в результате окисления до значений, близких к чистой двуокиси олова. Энергия активации достигает 2,4 эВ. В начальной стадии нагрева сопротивление уменьшается



в результате распада моноокиси Введением в состав пленок различных добавок создаются донорные или акцепторные примеси, которые позволяют в более широких пределах управлять проводимостью и получать более высокотермостабильные пленки.

Прозрачные электропроводящие пленки ЫгОз получают методом пульверизации спиртовых растворов 1пС1з-ЗН20 или 1п{СРзСООН)з при температуре подложки 500 ... 700°С. При этой температуре на поверхности подложки происходит реакция 21пС1з+ЗН20 = = ГпгОз+бНС!, продуктом которой являются пленки окиси индия. Для получения пленок различной толщины распыляют разные количества пленкообразующего раствора 0,5 ... 45 мл, причем при использовании более 3 мл раствора его подача производится дискретно, порциями по 3 мл, во избежание нежелательного охлаждения подложки.

Электронно-микроскопические исследования [4.7] показали, что пленки, за исключением самых тонких, состоят из однородных по морфологии кристаллов. Кристаллы, образующие пленку, расположены плотно, без видимых промежутков и имеют четкую огранку.

Пленки окиси индия, полученные при температурах подложки 650 и 750°С распылением различных количеств раствора (0,5 ... 45 мл), отличаются большой однородностью по размерам и форме кристаллических частиц. Для пленок, полученных при 550°С, характерно наличие включений в виде отдельных крупных кристаллов на общем фоне с однородной мелкокристаллической структурой. С увеличением толщины этих пленок растут размеры кристаллических включений (до 3 мкм) и одновременно укрупняется структура фона. С возрастанием температуры нанесения при неизменном количестве раствора и с возрастанием количества раствора при постоянной температуре подложки происходит увеличение размеров кристаллов, что в обоих случаях следует связывать с ростом толщины получаемых тонкопленочных покрытий.

Пленки ГпгОз при толщине 0,3 ... 1,0 мкм прозрачны в видимой области спектра и имеют удельное сопротивление 10... 10~ Ом-см.

Использование метода химического осаждения пленок SnOz или 1П2О3 позволяет получить прозрачные электропроводящие пленки с прозрачностью до 90% и



поверхностным сопротивлением до 20 Ом/П. Однако при этом способе стеклянная подложка нагревается до значительных температур 450 .. . бООС, при которых подвергается воздействию агрессивной среды, вследствие чего часто происходит ее деформация, что недопустимо для конструктивных элементов ЖКИ.

При гидролизе продуктом реакции является газообразный хлористый водород, смешанный с избытком паров воды. Газообразные продукты агрессивны, поэтому необходимо их удаление из реакции. Выделяющийся НС1 способен взаимодействовать с щелочными ионами- компонентами стекла. Образующиеся на поверхности стекла продукты взаимодействия включаются в состав конденсируемого окисла, снижая адгезию, ухудшая прозрачность и монолитность пленки и изменяя электрические параметры. Чтобы устранить влияние газообразных продуктов на процесс образования пленки, удобно использовать органические соединения олова, в ходе гидролиза которых выделяются менее агрессивные продукты. При пиролизе органических соединений также выделяются газообразные продукты, содержащие СО и СО2, способные взаимодействовать с отдельными компонентами поверхности стекла.

Авторами [4.8] использован 38%-иый раствор 5п(СНзСОО)4. Пленки получены методом пульверизации на обычном оконном стекле толщиной 4-5 мм. Стекло предварительно было нагрето в электрической печи до 640°С, после чего обработано раствором из распылителя. Производительность распылителя 2,5смз/с. Распыление проведено сжатым воздухом (давление 4 атм.), продолжительность обработки 10 с. Рабочий раствор изготовлен добавлением в уксусно-кислое олово уксусной кислоты. Концентрация исходной соли в растворе составляла 20 . .. 30%. Таким образом, получены прозрачные, прочно закрепленные на поверхности стекла пленки. Однако удельное поверхностное сопротивление чрезвычайно высоко {!5-105 Ом/см).

Введением в рабочий раствор НС1 значительно снижают удельное поверхностное сопротивление при сохранении режима синтеза (рис. 4.2,а). Пленки, синтезированные из солянокислого раствора уксуснокислой соли, имеют удельное сопротивление на порядок меньше. Наиболее низкое удельное сопротивление получено для пленок, синтезированных из раствора 5п(СНзСОО)4, со-



[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [ 52 ] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78]

0.0008