Дослідження термічної стабільності, оптичних властивостей, фазового та хімічного складу прозорих електропровідних оксидно олов’яних плівок, отриманих піролітичним методом на силікатному флоат-склі

Автор(и)

  • Artem Iatsenko Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056, Україна https://orcid.org/0000-0001-5292-1934
  • Anastasiia Mishchenko Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056, Україна https://orcid.org/0000-0001-5993-5167
  • Boris Kornilovych Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056, Україна https://orcid.org/0000-0002-6393-6880

DOI:

https://doi.org/10.15587/2312-8372.2019.182863

Ключові слова:

прозорі електропровідні покриття, флоат-скло, оксид олова допований фтором, термічна стабільність

Анотація

Об’єктом дослідження є прозоре електропровідне покриття на основі допованого фтором оксиду олова, осадженого на силікатному флоат-склі піролітичним методом. Однак, як в процесі виготовлення такого покриття, так і в процесі його експлуатації, спостерігається деградація його електропровідних властивостей. Це може бути наслідком зміни структури покриття під дією впливу деяких технологічних та експлуатаційних факторів, а саме: температури процесу, часу витримки, газового середовища в процесі нанесення та експлуатації прозорого електропровідного покриття. Проведені дослідження підтвердили значне підвищення електропровідності. Вони також виявили незначне зниження світлопропускання прозорих оксидно-олов’яних плівок, отриманих з введенням фториду амонію у якості допанту при піролізі 1M спиртових розчинів хлоридів Sn2+ та Sn4+, що широко застосовуються як прекурсори для тримання таких покриттів. Так, при співвідношенні Sn4+/F=10 у робочих розчинах зафіксовано мінімум питомого поверхневого опору на рівні 32 Ом/м2. При цьому, виявлено зниження значення усередненого коефіцієнту світлопропускання в оптичному діапазоні довжин хвиль 0,2–6,0 мкм на 51 %, а у його видимій частині (0,4–0,8 мкм) на 11 %. Показано, що суттєвим фактором збільшення значень електричного опору як в технологічному процесі, так і під час експлуатаційних впливів є термічна деградація покриття. Отримані результати свідчать, що повторне нагрівання до температур понад 450 °С призводить до появи явища термічної деструкції електропровідних властивостей покриття. Так, протягом 1-годинної витримки за температури 550 °С збільшення питомого поверхневого опору збільшується в 2 рази і фіксується на рівні 68 Ом/м2 після повного охолодження. Повторні цикли нагріву з вказаними параметрами призводять до значно меншого впливу, що може свідчити про стабілізацію процесів, які мають місце при термічній деструкції електропровідного покриття.

Біографії авторів

Artem Iatsenko, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра хімічної технології кераміки та скла

Anastasiia Mishchenko, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056

Кафедра хімічної технології кераміки та скла

Boris Kornilovych, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056

Доктор хімічних наук, професор, завідувач кафедри

Кафедра хімічної технології кераміки та скла

Посилання

  1. Bach, H., Krause, D. (Eds.) (2003). Thin films on glass. Springer Science & Business Media, 436. doi: http://doi.org/10.1007/978-3-662-03475-0
  2. Minami, T. (2005). Transparent conducting oxide semiconductors for transparent electrodes. Semiconductor Science and Technology, 20 (4), S35–S44. doi: http://doi.org/10.1088/0268-1242/20/4/004
  3. Mattox, D. M. (2010). Handbook of physical vapor deposition (PVD) processing. William Andrew, 732. doi: http://doi.org/10.1016/c2009-0-18800-1
  4. Van Mol, A. M. B., Chae, Y., McDaniel, A. H., Allendorf, M. D. (2006). Chemical vapor deposition of tin oxide: Fundamentals and applications. Thin Solid Films, 502 (1-2), 72–78. doi: http://doi.org/10.1016/j.tsf.2005.07.247
  5. Lincot, D., Hodes, G. (2006). Chemical solution deposition of semiconducting and non-metallic films. The Electrochemical Society, 234.
  6. Wasa, K., Kanno, I., Kotera, H. (Eds.) (2012). Handbook of sputter deposition technology: fundamentals and applications for functional thin films, nano-materials and MEMS. William Andrew, 660.
  7. Manoj, P. K., Joseph, B., Vaidyan, V. K., Amma, D. S. D. (2007). Preparation and characterization of indium-doped tin oxide thin films. Ceramics International, 33 (2), 273–278. doi: http://doi.org/10.1016/j.ceramint.2005.09.016
  8. Elangovan, E., Ramamurthi, K. (2005). A study on low cost-high conducting fluorine and antimony-doped tin oxide thin films. Applied Surface Science, 249 (1-4), 183–196. doi: http://doi.org/10.1016/j.apsusc.2004.11.074
  9. Moholkar, A. V., Pawar, S. M., Rajpure, K. Y., Bhosale, C. H., Kim, J. H. (2009). Effect of fluorine doping on highly transparent conductive spray deposited nanocrystalline tin oxide thin films. Applied Surface Science, 255 (23), 9358–9364. doi: http://doi.org/10.1016/j.apsusc.2009.07.035
  10. Pavlushkin, N. M. (1983). Khimicheskaia tekhnologiia stekla i sitallov. Moscow: Stroiizdat, 432.
  11. Saito, K., Ikushima, A. J. (2002). Effects of fluorine on structure, structural relaxation, and absorption edge in silica glass. Journal of Applied Physics, 91 (8), 4886–4890. doi: http://doi.org/10.1063/1.1459102
  12. Li, J., Wang, L., Liu, J., Evmenenko, G., Dutta, P., Marks, T. J. (2008). Characterization of Transparent Conducting Oxide Surfaces Using Self-Assembled Electroactive Monolayers. Langmuir, 24 (11), 5755–5765. doi: http://doi.org/10.1021/la704038g
  13. Coutts, T. J., Young, D. L., Li, X. (2000). Characterization of Transparent Conducting Oxides. MRS Bulletin, 25 (8), 58–65. doi: http://doi.org/10.1557/mrs2000.152
  14. Gallagher, D., Scanlan, F., Houriet, R., Mathieu, H. J., Ring, T. A. (1993). Indium-tin oxide thin films by metal-organic decomposition. Journal of Materials Research, 8 (12), 3135–3144. doi: http://doi.org/10.1557/jmr.1993.3135
  15. Gordon, R. G. (1996). Preparation and properties of transparent conductors. MRS Online Proceedings Library Archive, 426. doi: http://doi.org/10.1557/proc-426-419
  16. Karthick, P., Vijayanarayanan, D., Sridharan, M., Sanjeeviraja, C., Jeyadheepan, K. (2017). Optimization of substrate temperature and characterization of tin oxide based transparent conducting thin films for application in dye-sensitized solar cells. Thin Solid Films, 631, 1–11. doi: http://doi.org/10.1016/j.tsf.2017.04.003
  17. Gnesin, G. G., Skorokhod, V. V. (Eds.) (2008). Neorganicheskoe materialovedenie. Enciklopedicheskoe izdanie v 2-kh tomakh. Kyiv: Naukova Dumka, 2900.

##submission.downloads##

Опубліковано

2019-07-25

Як цитувати

Iatsenko, A., Mishchenko, A., & Kornilovych, B. (2019). Дослідження термічної стабільності, оптичних властивостей, фазового та хімічного складу прозорих електропровідних оксидно олов’яних плівок, отриманих піролітичним методом на силікатному флоат-склі. Technology Audit and Production Reserves, 5(3(49), 10–14. https://doi.org/10.15587/2312-8372.2019.182863

Номер

Том 5 № 3(49) (2019): Хімічна інженерія

Розділ

Хіміко-технологічні системи: Оригінальне дослідження

Ліцензія

Авторське право (c) 2019 Artem Iatsenko, Anastasiia Mishchenko, Boris Kornilovych

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.