Патент на изобретение №2343118
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) СОСТАВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ТОНКОЙ ПЛЕНКИ НА ОСНОВЕ СИСТЕМЫ ДВОЙНЫХ ОКСИДОВ ЦИРКОНИЯ И ГЕРМАНИЯ
(57) Реферат:
Изобретение относится к технологии тонкопленочных материалов на основе системы двойных оксидов и может быть использовано при получении коррозионностойких, декоративных, фильтрующих и перераспределяющих излучение покрытий. Состав для получения тонкой пленки на основе системы двойных оксидов циркония и германия включает следующие компоненты, мас.%: кристаллогидрат оксохлорида циркония ZrOCl2·8H2O – 3,8-9,0; тетрахлорид германия – 3,0-7,1; 96%-ный этиловый спирт – остальное. Изобретение позволяет получить тонкие пленки с образованием цирконата германия, обеспечивающие стабильность структуры и физико-химических свойств в широком диапазоне концентраций и высокий показатель преломления. 1 табл.
(56) (продолжение): CLASS=”b560m”пленкообразующих этанольных растворах солей циркония, кобальта и свойства тонких пленок, полученных на их основе. Журнал прикладной химии, 2004, т.77, вып.2, с.188-192.
Изобретение относится к технологии получения тонкопленочных материалов на основе системы двойных оксидов, применяемых в быстро развивающихся областях электронной техники и светотехнической промышленности, строительной индустрии, в том числе в технологиях интегральных схем; в качестве коррозионно-стойких, декоративных, фильтрующих и перераспределяющих излучение покрытий. Известен состав для получения пленки диоксида циркония (заявка на изобретение №93014629/33, 6 С04В 41/65, С04В 35/48, публ. 1995.06.09), используемый для нанесения покрытий на стекло. Состав для получения пленки диоксида циркония включает кристаллогидрат оксихлорида циркония и содержит 0,1…1 мас.% нитрата кобальта. Изобретение позволяет снизить энергопотребление и повысить производительность процесса нанесения покрытия на основу при толщине покрытия свыше 100 нм. К недостаткам известного состава следует отнести нестабильность свойств предлагаемых пленок с течением времени, что обусловлено структурными превращениями полиморфных модификаций диоксида циркония. 2·8H2O и солей кобальта CoCl2·6Н2О или Со(NO3)2·6Н2O с последующей термообработкой. Суммарная концентрация оксидов в полученных пленках составляет от 0 до 80 мол.% оксида кобальта. К недостаткам известного состава следует отнести отсутствие стабильной области свойств в пределах концентраций от 0 до 80 мол.% оксида кобальта в пленки, вследствие образования механических смесей в системе двойных оксидов циркония и кобальта. Известен состав для получения тонкой пленки на основе оксидов циркония и кремния [Р.В.Грязнов, Л.П.Борило, В.В.Козик, A.M.Шульпеков. Тонкие пленки на основе SiO2 и ZrO2 Задачей заявляемого изобретения является разработка состава для получения тонкой пленки на основе системы двойных оксидов циркония и германия, приводящего к образованию химического соединения (цирконата германия), что обеспечивает стабильность структуры, физико-химических и целевых свойств в широком диапазоне концентраций, а также достижения высоких значений показателя преломления при использовании их в качестве перераспределяющих излучение покрытий. Поставленная задача решается тем, что состав для получения тонкой пленки на основе системы двойных оксидов включает приготовление пленкообразующего раствора, содержащего этиловый спирт, предварительно перегнанный и осушенный до 96 мас.% и кристаллогидрат оксохлорида циркония с последующим нанесением методом центрифугирования данного раствора на подложку и ступенчатую термообработку, но в отличие от прототипа в состав дополнительно добавляют тетрахлорид германия при следующем соотношении компонентов, мас.%: Оксохлорид циркония – 3,8-9,0; Тетрахлорид германия – 3,0-7,1; Этиловый спирт – остальное. Среди тонкопленочных материалов широкое применение находят пленки на основе диоксида циркония, полученные осаждением из пленкообразующих растворов (ПОР), однако применение пленок чистого диоксида циркония ограничено. Это связано с полиморфными превращениями основных кристаллических модификаций. Для предотвращения объемных инверсий диоксид циркония стабилизируют введением структурно близкого к нему оксида германия, что приводит к образованию в пленке химического соединения цирконата германия (ZrGeO4) со структурой шеелита. Наличие цирконата германия позволяет сохранять высокие и стабильные значения показателя преломления в пленках на основе системы двойных оксидов ZrO2-GeO2 в диапазоне концентраций от 30 до 70 мол.% GeO2 в течение длительного времени. Для получения тонких пленок на основе системы двойных оксидов циркония и германия (ZrO2-GeO2) готовят пленкообразующий раствор, используя в качестве растворителя этиловый спирт 96 мас.%, предварительно перегнанный, и добавляют оксохлорид циркония в виде кристаллогидрата ZrOCl2·8H2O. При комнатной температуре ZrOCl2·8H2O растворяется в этиловом спирте при периодическом перемешивании в течение 1-3 часов в зависимости от концентрации оксохлорида циркония. Затем в пленкообразующий раствор добавляют тетрахлорид германия (GeCl4). После созревания пленкообразующего раствора в течение 1-2 суток, в зависимости от концентрации оксохлорида циркония, его наносят методом центрифугирования на центрифуге MPW-340 со скоростью 3000-5000 об/мин на положки из стекла, кварца и монокристаллического кремния, затем осуществляют ступенчатую термическую обработку до формирования оксидов в тонкой пленке. Наиболее приемлемой температурой для хранения ПОР следует считать температуру в пределах 22-25°С, в течение 6-10 месяцев, в зависимости от концентрации оксохлорида циркония. Для приготовления растворов используют посуду второго класса точности. Ниже приведены примеры, иллюстрирующие изобретение. Пример 1. Для приготовления 100 мл пленкообразующего раствора необходимо взять 9,01 г кристаллогидрата оксохлорида циркония и растворить его в 70 мл 96 мас.% этилового спирта, затем добавить 2,62 мл тетрахлорида германия и довести до объема 100 мл этиловым спиртом. После созревания раствора в течение 24 часов ПОР наносят на кремневую подложку методом центрифугирования и подвергают ступенчатой термообработке при температурах 60°С в течение 20 мин и при температурах 800°С в течение 1 часа, при этом получается тонкая пленка состава 30 мол.% GeO2 и 70 мол.% ZrO2 толщиной 77 нм. Пример 2. Для приготовления 100 мл пленкообразующего раствора необходимо взять 7,72 г кристаллогидрата оксохлорида циркония и растворить его в 70 мл 96 мас.% этилового спирта, затем добавить 3,49 мл тетрахлорида германия и довести до объема 100 мл этиловым спиртом. После созревания раствора в течение 24 часов ПОР наносят на кремневую подложку методом центрифугирования и подвергают ступенчатой термообработке при температурах 60°С в течение 20 мин и при температурах 800°С в течение 1 часа, при этом получается тонкая пленка состава 40 мол.% GeO2 и 60 мол.% ZrO2 толщиной 78 нм. Пример 3. Для приготовления 100 мл пленкообразующего раствора необходимо взять 6,44 г кристаллогидрата оксохлорида циркония и растворить его в 70 мл 96 мас.% этилового спирта, затем добавить 4,37 мл тетрахлорида германия и довести до объема 100 мл этиловым спиртом. После созревания раствора в течение 24 часов ПОР наносят на кремневую подложку методом центрифугирования и подвергают ступенчатой термообработке при температурах 60°С в течение 20 мин и при температурах 800°С в течение 1 часа, при этом получается тонкая пленка состава 50 мол.% GeO2 и 50 мол.% ZrO2 толщиной 78 нм. Пример 4. Для приготовления 100 мл пленкообразующего раствора необходимо взять 5,15 г кристаллогидрата оксохлорида циркония и растворить его в 70 мл 96 мас.% этилового спирта, затем добавить 5,24 мл тетрахлорида германия и довести до объема 100 мл этиловым спиртом. После созревания раствора в течение 24 часов ПОР наносят на кремневую подложку методом центрифугирования и подвергают ступенчатой термообработке при температурах 60°С в течение 20 мин и при температурах 800°С в течение 1 часа, при этом получается тонкая пленка состава 60 мол.% GeO2 и 40 мол.% ZrO2 толщиной 78 нм. Пример 5. Для приготовления 100 мл пленкообразующего раствора необходимо взять 3,86 г кристаллогидрата оксохлорида циркония и растворить его в 70 мл 96 мас.% этилового спирта, затем добавить 6,11 мл тетрахлорида германия и довести до объема 100 мл этиловым спиртом. После созревания раствора в течение 24 часов ПОР наносят на кремневую подложку методом центрифугирования и подвергают ступенчатой термообработке при температурах 60°С в течение 20 мин и при температурах 800°С в течение 1 часа, при этом получается тонкая пленка состава 70 мол.% CeO2 и 30 мол.% ZrO2 толщиной 78 нм. В таблице приведены физико-химические свойства системы ZrO2-GeO2, в зависимости от состава исходных компонентов. Из полученных данных видно, что пленки состава от 30 до 70 мас.% содержания GeO2 имеют стабильные свойства, за счет образования в тонкой пленке химического соединения (германата циркония), по сравнению с составами, содержащими 20 и 80 мас.% GeO2. Высокие показатели преломления в полученных пленках позволяют использовать их в светоперераспределяющих, теплоотражающих покрытиях, а также в качестве интерференционных фильтров в проекционной аппаратуре для предотвращения вредного теплового воздействия.
Формула изобретения
Состав для получения тонкой пленки на основе системы двойных оксидов, включающий следующие компоненты, мас.%:
MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 24.04.2009
Извещение опубликовано: 10.08.2010 БИ: 22/2010
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
