Способ нанесения проводящего прозрачного покрытия
Изобретение относится к области технологических процессов, связанных с нанесением оптических покрытий, в частности к магнетронному распылению электропроводящих покрытий в среде реактивных газов, и может быть использовано для получения прозрачных электропроводящих слоев на поверхности оптических деталей. Предложенный способ включает реактивное магнетронное распыление и осаждение металлического индия с добавлением олова в атмосфере газовой смеси инертного газа и кислорода, при этом осаждение ведут при соотношении напыляемых компонентов в мишени: индий - 95%, олово - 5% и при отношении парциальных давлений кислорода и аргона в газовой смеси, составляющем 1:6. В процессе реактивного магнетронного распыления толщину покрытия контролируют спектрофотометром до достижения максимума пропускания в нужной длине волны света. Техническим результатом изобретения является разработка способа, позволяющего получить высококачественное покрытие, оптическая прозрачность которого в видимом диапазоне составляет 90%, удельное поверхностное сопротивление в зависимости от толщины нанесенного покрытия составляет 30-75 Ом/кв при однородности 3-7 Ом/кв.
Предлагаемое изобретение относится к области технологических процессов, связанных с нанесением оптических покрытий, в частности к магнетронному распылению электропроводящих покрытий в среде реактивных газов, и может быть использовано для получения прозрачных электропроводящих слоев на поверхности оптических деталей.
Известны способы получения проводящих прозрачных покрытий из оксида индия [1] и (JP, заявка 63-54788, кл. С 23 С 14/08).
Недостатками первого из них являются: требуется предварительное охлаждение подложки, низкая скорость нанесения покрытия, сложный состав атмосферы в камере. Основным недостатком второго способа является необходимость предварительного нагрева стеклянной подложки.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ, описанный в [2]. Особенностью данного способа является бомбардировка ионами с кинетической энергией порядка 50 эВ поверхностных слоев материала покрытия в процессе нанесения. Осаждение покрытия проводят путем реактивного магнетронного испарения металлической мишени, состоящей из индия с добавлением олова. У этого способа основным недостатком является необходимость ионной стимуляции в процессе напыления, что требует дополнительного оборудования и усложняет технический процесс, кроме того, контроль толщины не прямой, а осуществляется по времени напыления, что приводит к большому разбросу значений пропускания готового покрытия.
Задача, на решение которой направлено данное изобретение, заключается в разработке способа, позволяющего получать проводящее прозрачное покрытие из оксида индия с добавлением оксида олова без предварительной термической подготовки подложки, заключающейся в ее нагреве или охлаждении, без последующего высокотемпературного отжига подложки; без использования ионной стимуляции, с прямым контролем толщины покрытия в процессе напыления.
В качестве примера реализации предлагаемого решения можно рассматривать произведенное авторами напыление прозрачных электродов электрооптического модулятора на основе кристаллов калия дигидрофосфата (KDP) и дейтерированного калия дигидрофосфата (DKDP). При этом поставленная задача решается тем, что способ получения проводящих прозрачных покрытий, включающий реактивное магнетронное распыление и осаждение металлического индия с добавлением олова в атмосфере газовой смеси инертного газа и кислорода, осуществляют при отсутствии ионной стимуляции с жестким удержанием параметров газовой смеси и давления в узком коридоре значений. Отношение парциальных давлений аргона и кислорода в газовой смеси задают 6:1 при составе мишени: индий 95%, олово 5%, а в процессе реактивного магнитронного распыления толщину покрытия контролируют по спектрофотометру до достижения максимума пропускания. Эти признаки являются существенными и позволяют получать высокую повторяемость не только электрических, но и оптических характеристик покрытий.
Поскольку предлагаемый способ не требует ионной стимуляции, технологический процесс упрощается, не требуется сложное и дорогое оборудование. Напыление происходит при общем давлении в камере 6-7·10-3 мбар, при этом напряжение разряда магнетрона 500-600 В. Время нанесения покрытия 4-8 мин, толщину покрытия можно варьировать в диапазоне 0,01-0,05 мкм.
Напыление проводилось также на следующие подложки: оптическое стекло марки К8, кристаллы KDP и DKDP размером 50·50 мм, толщиной до 5 мм. В результате получены опытные образцы, имеющие высококачественную структуру покрытия, оптически прозрачную - в видимом диапазоне прозрачность составляет 90% (однородность пропускания по полю не хуже 1%). Удельное поверхностное сопротивлением в зависимости от толщины составляет 30-75 Ом/кв при однородности 3-7 Ом/кв.
Источники информации
1. Замоздик Т.В., Мельченко П.И. Авторское свидетельство №950798 "Способ получения проводящих прозрачных покрытий из оксида индия", БИ №30, 1982.
2. Титомир А.К., Сушков В.Я. Духопельников Д.В. Патент РФ №2112076 "Способ нанесения проводящего прозрачного покрытия", БИ №15, 1998.
Формула изобретения
Способ нанесения проводящего прозрачного покрытия, включающий реактивное магнетронное распыление и осаждение металлического индия с добавлением олова в атмосфере газовой смеси инертного газа и кислорода, отличающийся тем, что осаждение ведут при соотношении напыляемых компонентов в мишени: индий 95%, олово 5% и при отношении парциальных давлений кислорода и аргона в газовой смеси, составляющем 1:6, при этом в процессе реактивного магнетронного распыления толщину покрытия контролируют спектрофотометром до достижения максимума пропускания в нужной длине волны света.
