RU2661166C2 - Method for creating transparent conductive composite nano-coatings (options) - Google Patents

Method for creating transparent conductive composite nano-coatings (options) Download PDF

Info

Publication number
RU2661166C2
RU2661166C2 RU2016150301A RU2016150301A RU2661166C2 RU 2661166 C2 RU2661166 C2 RU 2661166C2 RU 2016150301 A RU2016150301 A RU 2016150301A RU 2016150301 A RU2016150301 A RU 2016150301A RU 2661166 C2 RU2661166 C2 RU 2661166C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
substrate
magnetron sputtering
reactive
transparent conductive
target
Prior art date
Application number
RU2016150301A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2016150301A3 (en
RU2016150301A (en
Inventor
Игорь Анатольевич Тамбасов
Антон Сергеевич Воронин
Сергей Рубенович Абелян
Федор Сергеевич Иванченко
Виктор Григорьевич Мягков
Александр Анатольевич Иваненко
Екатерина Витальевна Тамбасова
Михаил Максимович Симунин
Станислав Викторович Хартов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук" filed Critical Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук"
Priority to RU2016150301A priority Critical patent/RU2661166C2/en
Publication of RU2016150301A3 publication Critical patent/RU2016150301A3/ru
Publication of RU2016150301A publication Critical patent/RU2016150301A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2661166C2 publication Critical patent/RU2661166C2/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
    • B82B3/00—Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/06—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with metals
    • C03C17/09—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with metals by deposition from the vapour phase
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/14—Metallic material, boron or silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/35—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D

Abstract

FIELD: technological processes.
SUBSTANCE: invention relates to a method for creating transparent conductive composite nano-coatings (variants). In the first variant, chemical deposition of a thin film of carbon nanotubes is preliminarily carried out on a heated substrate. Reactive magnetron sputtering of the metal target is carried out in an atmosphere of a gaseous mixture of inert and reactive gases, with an indium oxide coating deposited on the substrate. In reactive magnetron sputtering, a pure indium target is used, and a gas mixture with an inert gas content and 30 % oxygen is used as said gas mixture. According to the second variant, the nano-micronet is first applied to the substrate by the method of cracking polymer templates using liquid silica and by spraying a metal with electronic conductivity. Reactive magnetron sputtering of the metal target is carried out in an atmosphere of a gaseous mixture of inert and reactive gases, with the deposition of an indium oxide coating on the substrate. Reactive magnetron sputtering uses a pure indium target and a gas mixture containing 21 % oxygen in it.
EFFECT: decrease in the surface resistance of transparent conductive coatings with electronic conductivity, as well as the production of a transparent conductive coating with hole-type conductivity.
2 cl, 1 dwg, 2 ex

Description

Изобретение относится к области технологических процессов, связанных с нанесением прозрачных нанопленочных покрытий с высокой дырочной или электронной проводимостью, в частности к магнетронному (реактивному) распылению и химическому осаждению, и может быть использовано для получения прозрачных проводящих композитных нанопокрытий на поверхности различных подложек при невысокой температуре.The invention relates to the field of technological processes associated with the application of transparent nanofilm coatings with high hole or electron conductivity, in particular to magnetron (reactive) sputtering and chemical deposition, and can be used to obtain transparent conductive composite nanocoatings on the surfaces of various substrates at a low temperature.

В настоящее время широко применяются полупроводниковые прозрачные оксидные тонкие пленки, такие как In2O3, ZnO, SnO2, CdO, Ga2О3, TiO2, и более сложные двойные и тройные оксиды. Это связано с тем, что представленные материалы обладают одновременно прозрачностью (~90%) в видимом диапазоне и способностью проводить электрический ток. Представленные оксиды применяются при изготовлении тонких дисплеев, органических светоизлучающих диодов, солнечных батарей, тонкопленочных транзисторов, газовых сенсоров, космических аппаратов и т.д. На сегодняшний день одним из самых промышленно востребованных проводящих оксидов является In2O3 легированный атомами Sn (ITO).Currently, semiconductor transparent oxide thin films such as In 2 O 3 , ZnO, SnO 2 , CdO, Ga 2 O 3 , TiO 2 , and more complex binary and ternary oxides are widely used. This is due to the fact that the materials presented have both transparency (~ 90%) in the visible range and the ability to conduct electric current. The oxides presented are used in the manufacture of thin displays, organic light-emitting diodes, solar panels, thin-film transistors, gas sensors, spacecraft, etc. Today, one of the most industrially needed conducting oxides is In 2 O 3 doped with Sn atoms (ITO).

Известен способ получения проводящих прозрачных покрытий из оксида индия [Патент РФ №2112076, МПК С23С 14/20, опубл. 27.05.1998 г.], в котором используют реактивное магнетронное распыление металлической мишени в среде реактивного и инертного газов. В качестве реактивного газа используют кислород.A known method of producing conductive transparent coatings of indium oxide [RF Patent No. 2112076, IPC С23С 14/20, publ. May 27, 1998], which uses reactive magnetron sputtering of a metal target in a reactive and inert gas environment. Oxygen is used as the reactive gas.

Основным недостатком этого способа является необходимость ионной стимуляции в процессе напыления, что требует дополнительного оборудования и требуется дополнительный контроль при распылении материала.The main disadvantage of this method is the need for ion stimulation during the deposition process, which requires additional equipment and requires additional control when spraying the material.

Существует способ изготовления прозрачных покрытий из оксида индия [RU 2241065, МПК С23С 14/08, опубл. 27.11.2004]. В этом способе также используется реактивное магнетронное распыление металлической мишени в среде реактивного газа. Общее рабочее давление в камере при распылении мишени 6-7⋅10-3 мбар.There is a method of manufacturing transparent coatings of indium oxide [RU 2241065, IPC С23С 14/08, publ. November 27, 2004]. This method also uses reactive magnetron sputtering of a metal target in a reactive gas medium. The total working pressure in the chamber during sputtering of the target is 6-7 × 10 -3 mbar.

Недостатком представленного способа является использование составной мишени: индий 95%, олово 5%, в процессе реактивного магнетронного распыления. Это увеличивает технологический контроль со стороны изготовления мишени для магнетронного реактивного распыления. Кроме того, удельное сопротивление полученных покрытий относительно большое.The disadvantage of this method is the use of a composite target: indium 95%, tin 5%, in the process of reactive magnetron sputtering. This increases the technological control of the manufacture of a target for magnetron reactive sputtering. In addition, the resistivity of the resulting coatings is relatively large.

Еще одним аналогом представленного изобретения является изобретение [RU 2578664, МПК C09D 1/00, опубл. 27.03.2016], где в качестве прозрачного проводящего покрытия используются углеродные нанотрубки (УНТ) и/или нанопроволочные композитные материалы. В этом изобретении используются как одностенные, так и двухстенные углеродные нанотрубки.Another analogue of the presented invention is the invention [RU 2578664, IPC C09D 1/00, publ. 03/27/2016], where carbon nanotubes (CNTs) and / or nanowire composite materials are used as a transparent conductive coating. This invention uses both single-walled and double-walled carbon nanotubes.

Однако главным недостатком является относительно высокое удельное сопротивление >100 Ом/квадрат при относительно низком коэффициенте пропускания <75%.However, the main disadvantage is the relatively high resistivity> 100 Ohm / square with a relatively low transmittance <75%.

Наиболее близким аналогом является способ нанесения проводящего прозрачного покрытия, включающий реактивное магнетронное распыление металлической мишени в атмосфере газовой смеси инертного и реактивного газа и осаждение покрытия. В качестве реактивного газа используют кислород, воздух и углекислый газ, при этом в качестве металлической мишени используют сплав индия и олова [RU 2564650, МПК С23С 14/12, опубл. 10.10.2015].The closest analogue is a method of applying a conductive transparent coating, including reactive magnetron sputtering of a metal target in an atmosphere of a gas mixture of an inert and reactive gas and deposition of the coating. The reaction gas used is oxygen, air and carbon dioxide, while an indium and tin alloy is used as a metal target [RU 2564650, IPC С23С 14/12, publ. 10/10/2015].

Основными недостатками способа являются: относительно высокое поверхностное сопротивление, невозможность получить прозрачное проводящее покрытие с дырочной проводимостью.The main disadvantages of the method are: a relatively high surface resistance, the inability to obtain a transparent conductive coating with hole conductivity.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является снижение поверхностного сопротивления прозрачных проводящих покрытий с электронной проводимостью, а также получение прозрачного проводящего покрытия с дырочной проводимостью.The technical result of the invention is to reduce the surface resistance of transparent conductive coatings with electronic conductivity, as well as obtaining a transparent conductive coating with hole conductivity.

Технический результат по первому варианту достигается тем, что в низкотемпературном способе создания прозрачных проводящих композитных нанопокрытий с высокой дырочной проводимостью, включающий подготовку подложки, реактивное магнитронное распыление металлической мишени в атмосфере газовой смеси инертного и реактивного газов, с осаждением на подложку покрытия из оксида индия, новым является то, что используют предварительное химическое осаждение тонкой пленки из углеродных нанотрубок на подложку, а в качестве металлической мишени используют мишень из чистого индия, которая распыляется при повышенном содержании кислорода.The technical result according to the first embodiment is achieved by the fact that in the low-temperature method for creating transparent conductive composite nanocoatings with high hole conductivity, including preparing the substrate, reactive magnetron sputtering of a metal target in an atmosphere of a gas mixture of inert and reactive gases, with the deposition of a coating of indium oxide on the substrate, a new is that they use preliminary chemical deposition of a thin film of carbon nanotubes on a substrate, and as a metal target Use of pure indium target, which is sprayed at elevated oxygen content.

Технический результат по второму варианту достигается также и тем, что в низкотемпературном способе создания прозрачных проводящих композитных нанопокрытий с высокой электронной проводимостью, включающий подготовку подложки, реактивное магнитронное распыление металлической мишени в атмосфере газовой смеси инертного и реактивного газов, с осаждением на подложку покрытия из оксида индия, новым является то, что предварительно наносят наномикросетку на подложку, а в качестве металлической мишени используют мишень из чистого индия, которая распыляется при пониженном содержании кислорода.The technical result of the second embodiment is also achieved by the fact that in the low-temperature method for creating transparent conductive composite nanocoatings with high electronic conductivity, which includes preparing the substrate, reactive magnetron sputtering of a metal target in an atmosphere of a gas mixture of inert and reactive gases, with deposition of an indium oxide coating on the substrate , it is new that a nanomicrogrid is preliminarily deposited on a substrate, and a pure indium target is used as a metal target. paradise is sprayed under a reduced oxygen content.

Заявляемая группа изобретений соответствует требованию единства изобретения, поскольку группа однобъектных изобретений образует единый изобретательский замысел, причем заявка относится к объектам изобретения одного вида, одинакового назначения, обеспечивающим получение одного и того же технического результата.The claimed group of inventions meets the requirement of the unity of the invention, since the group of single-object inventions forms a single inventive concept, the application relates to objects of the invention of the same type, of the same purpose, providing the same technical result.

Сопоставительный анализ с прототипом позволил выявить совокупность существенных по отношению к техническому результату отличительных признаков для каждого из заявляемых объектов группы, изложенных в формулах. Следовательно, каждый из объектов группы изобретений соответствует критерию «новизна». Признаки, отличающие заявляемые технические решения от прототипа, не выявлены в других технических решениях при изучении данных и смежных областей техники и, следовательно, обеспечивают заявляемым решениям соответствие критерию «изобретательский уровень».Comparative analysis with the prototype allowed us to identify a set of essential distinguishing features in relation to the technical result for each of the claimed objects of the group set forth in the formulas. Therefore, each of the objects of the group of inventions meets the criterion of "novelty." The features distinguishing the claimed technical solutions from the prototype are not identified in other technical solutions when studying data and related areas of technology and, therefore, provide the claimed solutions with the criterion of "inventive step".

На фиг. 1 представлена схема получения тонких НМС пленок.In FIG. 1 shows a scheme for producing thin NMS films.

Для достижения технического результата предложены варианты способа изготовления прозрачных проводящих композитных нанопокрытий с высокой дырочной или электронной проводимостью на различных подложках, в том числе и на органических подложках. Предложенный способ (варианты) включает химическое осаждение и вакуумное магнетронное (реактивное) напыление.To achieve a technical result, variants of a method for manufacturing transparent conductive composite nanocoatings with high hole or electron conductivity on various substrates, including organic substrates, are proposed. The proposed method (options) includes chemical deposition and vacuum magnetron (reactive) sputtering.

В качестве материала подложки используют покровное стекло, кремний, Аl2O3, кварц и любые другие подложки, включая органические подложки.As the substrate material using a cover glass, silicon, Al 2 O 3 , quartz and any other substrates, including organic substrates.

1. Для изготовления прозрачных проводящих композитных нанопленок с высокой дырочной проводимостью используют одностенные углеродные нанотрубки (ОУНТ) в виде тонких пленок как нижний слой и тонкие In2О3 пленки как верхний слой.1. For the manufacture of transparent conductive composite nanofilms with high hole conductivity, single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) are used in the form of thin films as the lower layer and thin In 2 O 3 films as the upper layer.

Для изготовления тонких ОУНТ пленок как нижний слой используют спрей-метод или иной химический метод осаждения при нагретой подложке. В качестве распыляемого вещества используют коллоидную дисперсию ОУНТ.For the manufacture of thin SWCNT films as the lower layer, the spray method or another chemical deposition method with a heated substrate is used. Colloidal dispersion of SWCNTs is used as a sprayed substance.

Для изготовления тонких In2O3 пленок как верхний слой используют реактивное магнетронное распыление металлической мишени на импульсном постоянном токе в атмосфере газовой смеси инертного и реактивного газов. Для этого способа изготовления композитных нанопокрытий используют повышенное процентное содержание реактивного газа.For the manufacture of thin In 2 O 3 films, the reactive magnetron sputtering of a metal target using pulsed direct current in an atmosphere of a gas mixture of inert and reactive gases is used as the upper layer. For this method of manufacturing composite nanocoatings, an increased percentage of reactive gas is used.

В качестве инертного и реактивного газа используют особо чистые кислород и аргон соответственно. В качестве мишени используют химически чистый индий. 2. Для изготовления прозрачных проводящих композитных нанопленок с высокой электронной проводимостью используют металлические нано- и микросетки (НМС) в виде тонких пленок как нижний слой и тонкие In2О3 пленки как верхний слой.Particularly pure oxygen and argon, respectively, are used as an inert and reactive gas. Chemically pure indium is used as a target. 2. For the manufacture of transparent conductive composite nanofilms with high electronic conductivity, metal nano and microgrids (NMS) are used in the form of thin films as the lower layer and thin In 2 O 3 films as the upper layer.

Для изготовления тонких НМС пленок как нижний слой используют метод растрескивающихся полимерных шаблонов с последующим напылением чистого металла.For the manufacture of thin NMS films as the lower layer, the method of cracking polymer templates with the subsequent deposition of pure metal is used.

В качестве полимера используют жидкий кремнезоль. Для напыления металла на растресканный полимерный шаблон используют вакуумное термическое осаждение или магнетронное распыление на постоянном токе. В качестве напыленного металла обычно используют серебро, медь, золото и другие металлы с высокой электронной проводимостью.The polymer used is liquid silica sol. Vacuum thermal deposition or direct current magnetron sputtering is used to spray metal onto a cracked polymer template. As the sprayed metal, silver, copper, gold and other metals with high electronic conductivity are usually used.

Для изготовления тонких In2О3 пленок как верхний слой используют реактивное магнетронное распыление металлической мишени на импульсном постоянном токе в атмосфере газовой смеси инертного и реактивного газов. Для этого способа изготовления нанопокрытий используют пониженное процентное содержание реактивного газа.For the manufacture of thin In 2 O 3 films, the reactive magnetron sputtering of a metal target using pulsed direct current in an atmosphere of a gas mixture of inert and reactive gases is used as the upper layer. For this method of manufacturing nanocoatings, a reduced percentage of reactive gas is used.

В качестве инертного и реактивного газа используют особо чистые кислород и аргон. В качестве мишени используют химически чистый индий.Particularly pure oxygen and argon are used as an inert and reactive gas. Chemically pure indium is used as a target.

Примеры осуществленияExamples of implementation

Пример 1Example 1

Тонкие композитные ОУНТ/In2О3 пленки с высокой дырочной проводимостью изготовили по следующей технологии:Thin composite SWCNTs / In 2 O 3 films with high hole conductivity were produced using the following technology:

Тонкие пленки из ОУНТ осаждали с помощью спрей-метода на стеклянные подложки. Принцип формирования пленок ОУНТ заключался в следующем: сжатый воздух от компрессора подавался к аэрографу под давлением 6 атм (0,6 МПа), распыляя коллоидную дисперсию ОУНТ на нагретую подложку. Рабочая температура подложки составляла 130°С. Нагрев подложки необходим для того, чтобы исключить миграцию капель и предотвратить их коалесценцию. Средний размер капель аэрозоля составлял 30-50 мкм. Расстояние от сопла аэрографа до подложки составляло 25 см. Метод позволял получать однородные покрытия на полимерных и стеклянных подложках площадью 25 см2 и более (посредством сканирования).Thin films from SWCNTs were deposited using the spray method on glass substrates. The principle of the formation of SWCNT films was as follows: compressed air from the compressor was supplied to the airbrush at a pressure of 6 atm (0.6 MPa), spraying a colloidal dispersion of SWCNTs on a heated substrate. The working temperature of the substrate was 130 ° C. The heating of the substrate is necessary in order to exclude the migration of droplets and prevent their coalescence. The average aerosol droplet size was 30-50 microns. The distance from the airbrush nozzle to the substrate was 25 cm. The method made it possible to obtain uniform coatings on polymer and glass substrates with an area of 25 cm 2 or more (by scanning).

Разместили полученные тонкие ОУНТ пленки на стеклянных подложках в вакуумную камеру со стороны распыляемой поверхности металлической мишени на подложку-держатель для последующего нанесения на них тонких In2О3 пленок с помощью реактивного магнетронного напыления. Использовали металлическую мишень из химически чистого индия (99,999%). Расстояние от поверхности мишени до подложек с тонкими ОУНТ пленками установили 15 см. Создали магнитное поле с величиной индукции на распыляемой поверхности металлической мишени в середине замкнутого магнитного зазора, равной 0,035 Тл, с помощью магнитной системы магнетронного типа с постоянными магнитами.The obtained thin SWCNT films were placed on glass substrates in a vacuum chamber from the side of the sprayed surface of the metal target onto the holder substrate for the subsequent deposition of thin In 2 O 3 films on them using reactive magnetron sputtering. A metal target from chemically pure indium (99.999%) was used. The distance from the target surface to the substrates with thin SWCNT films was set to 15 cm. A magnetic field was created with the magnitude of induction on the sprayed surface of the metal target in the middle of the closed magnetic gap of 0.035 T using a magnetron type magnetic system with permanent magnets.

Использовали вакуумные безмасляные насосы для создания в рабочей камере давления не более 9⋅10-6 Торр и стали напускать в нее с помощью системы прецизионной подачи газов смесь аргона и кислорода с отношением 70% и 30% соответственно. Измерили показание вакуумметра, которое составило 3,7⋅10-3 Торр.Oil-free vacuum pumps were used to create a pressure of not more than 9⋅10 -6 Torr in the working chamber and they began to inject a mixture of argon and oxygen with a ratio of 70% and 30%, respectively, using a precision gas supply system. The vacuum gauge was measured, which amounted to 3.7 · 10 -3 Torr.

На источники питания магнетрона, включенного по схеме со стабилизацией по мощности, установили подачу отрицательного импульсного напряжения на металлическую мишень величиной - 430 В относительно стенок рабочей камеры. Установили на источнике питания магнетрона частоту следования отрицательных импульсов напряжения значение 100 кГц и установили скважность импульсов 35%.The magnetron power sources, turned on according to a scheme with power stabilization, were set to supply a negative pulse voltage to a metal target of 430 V relative to the walls of the working chamber. We set the repetition rate of negative voltage pulses at a magnetron power source to 100 kHz and set the duty cycle of 35%.

После возбуждения над поверхностью металлической мишени магнетронного разряда установилась стабилизированная мощность разряда плазмы величиной 100 Вт. Провели нанесение тонких пленок оксида индия на тонкие ОУНТ пленки в течение 20 минут, перемещая подложки с частотой качания 0,5 Гц.After the magnetron discharge was excited above the surface of the metal target, a stabilized plasma discharge power of 100 W was established. The thin films of indium oxide were deposited on thin SWCNT films for 20 minutes, moving the substrates with a swing frequency of 0.5 Hz.

В итоге получали прозрачные проводящие композитные ОУНТ/In2О3 нанопленки с поверхностным сопротивлением не более 10 кОм/квадрат с дырочной проводимостью и интегральным коэффициентом пропускания не менее 90%.As a result, we obtained transparent conducting composite SWCNTs / In 2 O 3 nanofilms with a surface resistance of not more than 10 kOhm / square with hole conductivity and an integral transmittance of at least 90%.

Кроме того, если использовали чистые стеклянные подложки без тонких ОУНТ пленок, получали тонкие пленки оксида индия с удельным поверхностным сопротивлением >100 МОм/квадрат и интегральным коэффициентом пропускания не менее 92%.In addition, if pure glass substrates were used without thin SWCNT films, thin films of indium oxide were obtained with a specific surface resistance of> 100 MΩ / square and an integral transmittance of at least 92%.

Поверхностное сопротивление покрытия контролировали методом четырехточечного зонда. Интегральный коэффициент пропускания в видимой области спектра определяли на оптическом спектрофотометре. Тип проводимости определяли с помощью метода термоЭДС.The surface resistance of the coating was monitored by a four-point probe method. The integrated transmittance in the visible region of the spectrum was determined on an optical spectrophotometer. The type of conductivity was determined using the thermopower method.

Пример 2Example 2

Тонкие композитные ОУНТ/In2О3 пленки на органических подложках с высокой дырочной проводимостью изготовили по следующей технологии:Thin composite SWCNTs / In 2 O 3 films on organic substrates with high hole conductivity were produced using the following technology:

тонкие пленки из ОУНТ осаждали с помощью спрей-метода на органические подложки, включая полиамидные и полиэтилентерефталатные (ПЭТ) подложки. Дальнейшее изготовление композитных ОУНТ/In2О3 пленок проходило идентично примеру 1 варианта 1.thin films from SWCNTs were deposited using the spray method on organic substrates, including polyamide and polyethylene terephthalate (PET) substrates. Further manufacturing of composite SWCNTs / In 2 O 3 films was identical to Example 1 of Option 1.

ВАРИАНТ 2OPTION 2

Пример 1Example 1

Тонкие композитные НМС/In2О3 пленки с высокой электронной проводимостью изготовили так:Thin composite NMS / In 2 O 3 films with high electronic conductivity were made as follows:

формировали тонкие НМС пленки (согласно схеме на фиг. 1). Формирование состояло из 4 основных этапов. На первом этапе производили нанесение жидкой пленки кремнезоля методом стержня Мейера. На втором этапе производили сушку пленки на воздухе с целью испарения дисперсионной среды и инициации золь-гель перехода с дальнейшим растрескиванием пленки геля кремнезоля. Данный этап завершался процессом формирования шаблона. На третьем этапе производили напыление металлических пленок серебра методом магнетронного распыления серебряной мишени на постоянном токе на растресканные пленки полимерного шаблона. На четвертом этапе производили удаление кластеров шаблона посредством жидкостной отмывки.thin NMS films were formed (according to the scheme in Fig. 1). The formation consisted of 4 main stages. At the first stage, a silica sol liquid film was applied by the Meyer rod method. At the second stage, the film was dried in air with the aim of evaporating the dispersion medium and initiating a sol – gel transition with further cracking of the silica gel gel film. This stage was completed by the process of forming the template. At the third stage, silver metal films were sprayed by direct current magnetron sputtering of a silver target onto cracked films of a polymer template. At the fourth stage, the clusters of the template were removed by liquid washing.

Разместили полученные тонкие НМС пленки на стеклянных подложках в вакуумную камеру со стороны распыляемой поверхности металлической мишени на подложку-держатель для последующего нанесения на них тонких In2О3 пленок с помощью реактивного магнетронного напыления. Использовали металлическую мишень из химически чистого индия (99,999%). Расстояние от поверхности мишени до подложек с тонкими НМС пленками установили 15 см. Создали магнитное поле с величиной индукции на распыляемой поверхности металлической мишени в середине замкнутого магнитного зазора, равной 0,035 Тл, с помощью магнитной системы магнетронного типа с постоянными магнитами.The obtained thin NMS films were placed on glass substrates in a vacuum chamber from the side of the sprayed surface of the metal target on the holder substrate for the subsequent deposition of thin In 2 O 3 films on them using reactive magnetron sputtering. A metal target from chemically pure indium (99.999%) was used. The distance from the target surface to the substrates with thin NMS films was set to 15 cm. A magnetic field was created with the magnitude of induction on the sprayed surface of the metal target in the middle of the closed magnetic gap equal to 0.035 T using a magnetron type magnetic system with permanent magnets.

Использовали вакуумные безмасляные насосы для создания в рабочей камере давление не более 9⋅10-6 Торр и стали напускать в нее с помощью системы прецизионной подачи газов смесь аргона и кислорода с отношением 79% и 21% соответственно. Измерили показание вакуумметра, которое составило 3,7⋅10-3 Торр.Oil-free vacuum pumps were used to create a pressure of no more than 9⋅10 -6 Torr in the working chamber and they began to inject a mixture of argon and oxygen with a ratio of 79% and 21%, respectively, using a precision gas supply system. The vacuum gauge was measured, which amounted to 3.7 · 10 -3 Torr.

На источники питания магнетрона, включенного по схеме со стабилизацией по мощности, установили подачу отрицательного импульсного напряжения на металлическую мишень величиной - 430 В относительно стенок рабочей камеры. Установили на источнике питания магнетрона частоту следования отрицательных импульсов напряжения значение 100 кГц и установили скважность импульсов 35%.The magnetron power sources, turned on according to a scheme with power stabilization, were set to supply a negative pulse voltage to a metal target of 430 V relative to the walls of the working chamber. We set the repetition rate of negative voltage pulses at a magnetron power source to 100 kHz and set the duty cycle of 35%.

После возбуждения над поверхностью металлической мишени магнетронного разряда установилась стабилизированная мощность разряда плазмы величиной 100 Вт. Провели нанесение тонких пленок оксида индия на тонкие НМС пленки в течение 20 минут, перемещая подложки с частотой качания 0,5 Гц.After the magnetron discharge was excited above the surface of the metal target, a stabilized plasma discharge power of 100 W was established. We applied thin films of indium oxide on thin NMS films for 20 minutes, moving the substrates with a swing frequency of 0.5 Hz.

В итоге получали прозрачные проводящие композитные НМС/In2О3 нанопленки с поверхностным сопротивлением не более 3,5 Ом/квадрат с электронной проводимостью и интегральным коэффициентом пропускания не менее 85%.As a result, we obtained transparent conductive composite NMS / In 2 O 3 nanofilms with a surface resistance of not more than 3.5 Ohm / square with electronic conductivity and an integral transmittance of at least 85%.

Кроме того, если использовали чистые стеклянные подложки без тонких НМС пленок, получали тонкие пленки оксида индия с удельным поверхностным сопротивлением <60 Ом/квадрат и интегральным коэффициентом пропускания не менее 85%.In addition, if pure glass substrates were used without thin NMS films, thin indium oxide films were obtained with a specific surface resistance of <60 Ω / square and an integral transmittance of at least 85%.

Поверхностное сопротивление покрытия контролировали методом четырехточечного зонда. Интегральный коэффициент пропускания в видимой области спектра определяли на оптическом спектрофотометре. Тип проводимости определяли с помощью метода термоЭДС.The surface resistance of the coating was monitored by a four-point probe method. The integrated transmittance in the visible region of the spectrum was determined on an optical spectrophotometer. The type of conductivity was determined using the thermopower method.

Пример 2Example 2

Тонкие композитные НМС/In2О3 пленки на органических подложках с высокой электронной проводимостью изготовили по следующей технологии:Thin composite NMS / In 2 O 3 films on organic substrates with high electronic conductivity were made using the following technology:

формировали тонкие НМС пленки на органические подложки согласно схеме на фиг. 1, включая полиамидные и ПЭТ подложки. Дальнейшее изготовление композитных НМС/In2О3 пленок проходило идентично примеру 1 варианта 2.thin NMS films were formed on organic substrates according to the circuit of FIG. 1, including polyamide and PET substrates. Further production of composite NMS / In 2 About 3 films was identical to example 1 of option 2.

Измерения показали, что использование предлагаемого способа позволяет получать прозрачные проводящие покрытия в виде композитных ОУНТ/In2О3 нанопокрытий с высокой дырочной проводимостью, а также позволяет существенно снизить поверхностное сопротивление прозрачных проводящих покрытий за счет использования композитных НМС/In2О3 нанопокрытий.Measurements showed that the use of the proposed method allows to obtain transparent conductive coatings in the form of composite SWCNTs / In 2 O 3 nanocoatings with high hole conductivity, and also allows to significantly reduce the surface resistance of transparent conductive coatings due to the use of composite NMS / In 2 O 3 nanocoatings.

Claims (2)

1. Способ создания прозрачных проводящих композитных нанопокрытий, включающий подготовку подложки, реактивное магнетронное распыление металлической мишени в атмосфере газовой смеси инертного и реактивного газов с осаждением на подложку покрытия из оксида индия, отличающийся тем, что предварительно осуществляют химическое осаждение на нагретую подложку тонкой пленки углеродных нанотрубок, при этом при реактивном магнетронном распылении используют мишень из чистого индия, а в качестве упомянутой газовой смеси используют газовую смесь с содержанием инертного газа и 30% кислорода.1. A method of creating transparent conductive composite nanocoatings, including substrate preparation, reactive magnetron sputtering of a metal target in an atmosphere of a gas mixture of inert and reactive gases with deposition of an indium oxide coating on a substrate, characterized in that a thin film of carbon nanotubes is chemically deposited onto a heated substrate while reactive magnetron sputtering, a pure indium target is used, and a gas mixture is used as said gas mixture l with an inert gas content and 30% oxygen. 2. Способ создания прозрачных проводящих композитных нанопокрытий, включающий подготовку подложки, реактивное магнетронное распыление металлической мишени в атмосфере газовой смеси инертного и реактивного газов с осаждением на подложку покрытия из оксида индия, отличающийся тем, что предварительно на подложку наносят наномикросетку методом растрескивающихся полимерных шаблонов с использованием жидкого кремнезоля и напылением металла с электронной проводимостью, при этом при реактивном магнетронном распылении используют мишень из чистого индия и газовую смесь с содержанием в ней 21% кислорода.2. A method of creating transparent conductive composite nanocoatings, including substrate preparation, reactive magnetron sputtering of a metal target in an atmosphere of a gas mixture of inert and reactive gases, with the deposition of indium oxide coatings on the substrate, characterized in that the nanomicroset is first applied to the substrate by the method of cracking polymer templates using liquid silica sol and sputtering a metal with electronic conductivity, while using a reactive magnetron sputtering, a target of pure indium and a gas mixture with 21% oxygen in it.
RU2016150301A 2016-12-20 2016-12-20 Method for creating transparent conductive composite nano-coatings (options) RU2661166C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016150301A RU2661166C2 (en) 2016-12-20 2016-12-20 Method for creating transparent conductive composite nano-coatings (options)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016150301A RU2661166C2 (en) 2016-12-20 2016-12-20 Method for creating transparent conductive composite nano-coatings (options)

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2016150301A3 RU2016150301A3 (en) 2018-06-21
RU2016150301A RU2016150301A (en) 2018-06-21
RU2661166C2 true RU2661166C2 (en) 2018-07-12

Family

ID=62713187

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016150301A RU2661166C2 (en) 2016-12-20 2016-12-20 Method for creating transparent conductive composite nano-coatings (options)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2661166C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2693068C1 (en) * 2018-04-02 2019-07-01 Общество С Ограниченной Ответственностью Управляющая Компания "Ломоносов Капитал" Method of producing glass products
RU2799989C1 (en) * 2022-12-30 2023-07-14 Общество с ограниченной ответственностью "Инжиниринговый центр "Цифровые платформы" Method for magnetron sputtering of gallium oxide in direct current by doping it with silicon atoms

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU740157A3 (en) * 1971-02-05 1980-06-05 Триплекс Сэйфти Гласс Компани Лтд (Фирма) Device for coating surface of base with transparent electroconducting film
US6294892B1 (en) * 1998-12-22 2001-09-25 Nec Corporation Method of manufacturing organic thin-film EL device
US20100136224A1 (en) * 2006-03-13 2010-06-03 David Alexander Britz Stable nanotube coatings
RU2459319C1 (en) * 2011-07-08 2012-08-20 Общество с ограниченной ответственностью "Высокие технологии" Method to produce nanostructured multilayer 3d composite material for negative electrode of lithium-ion battery, composite material, negative electrode and lithium-ion battery
RU2460166C1 (en) * 2011-04-28 2012-08-27 Учреждение Российской академии наук Физико-технический институт Уральского отделения РАН Method of producing semiconductor nanostructure
RU2564650C1 (en) * 2014-07-22 2015-10-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") Method for application of electroconductive coating for electrically-heated organic glass element

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU740157A3 (en) * 1971-02-05 1980-06-05 Триплекс Сэйфти Гласс Компани Лтд (Фирма) Device for coating surface of base with transparent electroconducting film
SU743574A3 (en) * 1971-02-05 1980-06-25 Триплекс Сэйфти Глэсс Компани Лимитед (Фирма) Method of applying metal oxide film
US6294892B1 (en) * 1998-12-22 2001-09-25 Nec Corporation Method of manufacturing organic thin-film EL device
US20100136224A1 (en) * 2006-03-13 2010-06-03 David Alexander Britz Stable nanotube coatings
RU2460166C1 (en) * 2011-04-28 2012-08-27 Учреждение Российской академии наук Физико-технический институт Уральского отделения РАН Method of producing semiconductor nanostructure
RU2459319C1 (en) * 2011-07-08 2012-08-20 Общество с ограниченной ответственностью "Высокие технологии" Method to produce nanostructured multilayer 3d composite material for negative electrode of lithium-ion battery, composite material, negative electrode and lithium-ion battery
RU2564650C1 (en) * 2014-07-22 2015-10-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") Method for application of electroconductive coating for electrically-heated organic glass element

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2693068C1 (en) * 2018-04-02 2019-07-01 Общество С Ограниченной Ответственностью Управляющая Компания "Ломоносов Капитал" Method of producing glass products
RU2799989C1 (en) * 2022-12-30 2023-07-14 Общество с ограниченной ответственностью "Инжиниринговый центр "Цифровые платформы" Method for magnetron sputtering of gallium oxide in direct current by doping it with silicon atoms

Also Published As

Publication number Publication date
RU2016150301A3 (en) 2018-06-21
RU2016150301A (en) 2018-06-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100559513C (en) Nesa coating
US9236157B2 (en) Transparent electrically conducting oxides
Samad et al. Structural, optical and electrical properties of fluorine doped tin oxide thin films deposited using inkjet printing technique
CN107615888A (en) The method for reducing the plasma source of coating using grand particle and plasma source being used for depositing thin film coatings and surface modification
US8728572B2 (en) Method for constructing contact element for multi-layer system
TW201131790A (en) Conductive metal oxide films and photovoltaic devices
US20140044977A1 (en) Method for coating substrates
KR20130112228A (en) Transparent conductive graphene films modified by metal oxides
JPWO2008044474A1 (en) Method for forming transparent conductive film
Girtan et al. On the physical properties of indium oxide thin films deposited by pyrosol in comparison with films deposited by pneumatic spray pyrolysis
RU2661166C2 (en) Method for creating transparent conductive composite nano-coatings (options)
Wang et al. Uniform deposition of silicon oxide film on cylindrical substrate by radially arranged plasma jet array
TW201034991A (en) Conductive film formation on glass
Lee et al. Single-step process for transparent conductive ZnO: Ga films with uniform ultrahigh haze by oblique angle deposition
JPWO2008044473A1 (en) Method for forming transparent conductive film and transparent conductive film substrate
RU2564650C1 (en) Method for application of electroconductive coating for electrically-heated organic glass element
JP2006236747A (en) Transparent electrode and manufacturing method of transparent electrode
Li et al. Electrospray deposition of silver nanowire films for transparent electrodes
JP4705340B2 (en) Method for producing indium oxide film
Chiu et al. Atmospheric-pressure-plasma-jet sintered nanoporous AlN/CNT composites
Tsai et al. Conversion of dense and continuous nickel oxide compound thin films using nitrogen DC-pulse atmospheric-pressure plasma jet
Zhao et al. Preparation of large-scale SnO2: F transparent conductive film by atmospheric spray pyrolysis deposition and the effect of fluorine-doping
CN105908127A (en) P-type doped tin dioxide transparent conductive film and preparation method thereof
KR20150025580A (en) MANUFACTURING METHOD FOR PREPARING ZnO THIN FILMS AND ZnO THIN FILMS THEREOF
KR930005825B1 (en) Process for producing a transparent polymer film having a electrical conductivity