Спосіб контролю тонкоплівкового прозорого нагрівального елемента на основі оксиду олова та індію

Реферат: Спосіб контролю однорідності товщини виготовлених тонкоплівкових прозорих електропровідних покриттів на основі оксидів індію та олова полягає в визначенні показника оптичного пропускання. Як випромінювання використовують поляризоване світло, а топологію розподілу неоднорідності товщини визначають за допомогою аналізатора поляризованого світла, яке пройшло через зразок з покриттям. UA 106632 U (12) UA 106632 U UA 106632 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі мікроелектроніки, а саме до контролю тонкоплівкових прозорих електропровідних покриттів на скляній поверхні на основі оксиду олова та індію і може бути використана у виробництві сонячних батарей, екранів дисплеїв, нагрівальних елементів для видалення крапель вологи на об'єктивах оптичних приладів. В даний час одним з найбільш поширеніших серед металооксидних напівпровідників є оксид індію, легований оловом (ІТО). Чистий делегований оксид індію належить до вироджених напівпровідників n-типу 11) з широкою забороненою зоною, концентрація електронів провідності 19 -3 в ньому приблизно досягає 1·10 см . Існування вільних електронів провідності в матеріалі пояснюється наявністю кисневих вакансій. Для підвищення концентрації електронів провідності оксид індію легують чотирьохвалентним оловом. Концентрація вільних носіїв заряду зростає 21 -3 2 при цьому до 10 см , а рухливість вільних носіїв заряду становить від 10 до 30 см / ВCc [2]. Унікальна особливість плівок ІТО полягає в тому, що вони, будучи електропровідними, прозорі для світла у видимій частині спектру, і тому вони можуть використовуватись як прозорі електроди, а також плівкові нагрівачі. Крім відомого способу напилення [3|, при якому оксидна плівка осаджується на скляній підкладці із водяних розчинів солей індію та олова, широко використовується також магнетронне розпилення відповідних металів з наступним термічним відпалом нанесеного покриття. Таким способом досягається більша рівномірність покриття. Контроль якості покриття здійснюють ваговим методом. Такий метод контролю простий, експресний і не потребує високовартісного обладнання. Недоліком такого способу є те, що цей спосіб є інтегральним і не дає відомостей щодо неоднорідності товщини плівок. Найбільш близьким способом, прийнятим за прототип, є спосіб контролю однорідності товщини виготовлених тонкоплівкових прозорих електропровідних покриттів на основі оксидів індію та олова, який полягає в визначенні показника оптичного пропускання з використанням спектрометра (SPECORD M400) та питомого електроопору зондовим методом [4]. Недоліком такого способу є те, що локальні методи контролю не дозволяють визначити одразу наявність топологічної неоднорідності (товщини) покриттів, що впливає на оптичні властивості та електропровідність. Для повного тестування покриття всього зразка необхідно покроково здійснювати контроль всієї поверхні, що збільшує трудомісткість та тривалість операції контролю. Задачею корисної моделі є створення експресного способу контролю топологічної однорідності за товщиною тонкоплівкових прозорих електропровідних покриттів. Поставлена задача вирішується тим, що пропонується спосіб контролю однорідності товщини виготовлених тонкоплівкових прозорих електропровідних покриттів на основі оксидів індію та олова, який полягає в визначенні показника оптичного пропускання, згідно з корисною моделлю, як випромінювання використовують поляризоване світло, а топологію розподілу неоднорідності товщин визначають за допомогою аналізатора поляризованого світла, яке пройшло через зразок з покриттям. Поляризоване світло, проходячи через прозоре покриття, змінює свою фазу в залежності від товщини цього покриття, тому при наявності різних товщин фаза обертання лінійно поляризованого світла, що пройшло через зразок, різна. Аналізатор дає візуальну інформацію розподілу неоднорідності товщий нанесеного покриття всього зразка за одну операцію. Запропонований спосіб є експресним, потребує тільки візуального аналізу наявності неоднорідностей топології товщини покриття. Якщо використовувати зразки-еталони з різною товщиною покриттів і проводити контроль разом зі зразком, що контролюється, то можна визначити чисельний діапазон неоднорідностей товщини цього покриття. Спосіб дає можливість контролювати одразу всю площину зразка з покриттям, визначати топологію неоднорідностей і при необхідності фотографувати цю топологію для документування якості виготовленого зразка з покриттям. Таким чином, запропонований спосіб відповідає критерію корисності. Новизна запропонованої корисної моделі обумовлена сукупністю відомих та вперше запропонованих складових та ознак цього технічного рішення. Приклад реалізації. Для реалізації цього технічного рішення було виготовлено дослідний зразок з листового полірованого скла розмірами 240x95x3 мм. Після очищення поверхні зразка на нього на високоваккумній установці магнетронного напилення зі шлюзовими камерами напилювали покриття ІТО. Зразок розміщали у камері осадження, а потім переміщали в камеру, що з'єднувалась з атмосферою, в яку вивантажували зразок. Технологічні режими та схеми напилення відповідали роботі |5|. 1 UA 106632 U 5 10 15 20 25 30 35 На торці виготовленого зразка наносили металеві електроди та припаювали дроти. Однорідність товщини прозорого електропровідного покриття перевіряли запропонованим способом. При цьому як джерело лінійно поляризованого світла був використаний монітор персонального комп'ютера в стані ввімкнення [6], а як аналізатор - плівковий аналізатор або поляризаційні окуляри. Зразок розміщували між екраном та аналізатором. На кресленні наведена фотографія з топологією неоднорідностей нанесеного покриття ІТО. Для підтвердження об'єктивності запропонованого способу контролю на зразок подавали напругу в діапазоні 10-15 В змінного електричного струму за допомогою понижуючого трансформатора. Розподіл температури по поверхні зразка контролювали тепловізором. Було встановлено повну відповідність розподілу температури з розподілом товщини покриття, яке було проконтрольоване запропонованим способом. Додатково за допомогою мікроскопа атомних сил визначили, що максимальна різниця товщини між неоднорідними ділянками зразка, які на кресленні позначені чорним маркером у вигляді крапок, становила 6 нм. Таким чином було доведено високу чутливість запропонованого способу. Запропонований спосіб не потребує високовартісного обладнання, а процедура контролю триває кілька хвилин, тому спосіб є експресним. В той же час за способом за прототипом необхідно застосовувати високовартісний прилад, а процедура контролю займає кілька годин. Тобто запропонований спосіб в десятки разів швидший та простіший для реалізації. Література 1. Transparent and conducting ITO films: new developments and applications / C.G. Granqvist, A. 1 lultaker // Thin Solid Films. - 2002. - Vol. 411. P. 1 5. 2. Юрченко Г.В. Электрические и оптические свойства пленок ГГО, полученных методом магнетронного распыления // Вопросы атомной науки и техники. - 2000. -No 5.-C. 97-98. 3. Патрушев В. В., Снежко II. Ю., Патрушева Т. П. Способ получения прозрачной проводящей пленки іnsno // патент РФ №2491372 от 27.03.2012 г. 4. Скундин Л. М., Рогинская 10. И., Кулова Т. Л. Тонкопленочный наноструктуризованный электродный материал и способ получения // патент РФ №2414771 от 20.03.2011 г. 5. Амосова Л.П., Исаев М.В. Магнетронное напыление прозрачных электродов ITO из металлической мишени на холодную положку // Журнал технической физики, 2014, том 84, вып. 10 с. 127-132. 6. Венгер С. Ф., Маслов В. П., Семенець О. І., Качур II. В., Кущовий С. М. Застосування плоского або телевізійного екрана в стані включения в електричну мережу живлення персонального комп'ютера або телевізора як джерела поляризованого випромінювання // патент України на корисну модель №78911 опуб. 10.04.2013, бюл. № 7/2013. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 Спосіб контролю однорідності товщини виготовлених тонкоплівкових прозорих електропровідних покриттів на основі оксидів індію та олова, який полягає в визначенні показника оптичного пропускання, який відрізняється тим, що як випромінювання використовують поляризоване світло, а топологію розподілу неоднорідності товщини визначають за допомогою аналізатора поляризованого світла, яке пройшло через зразок з покриттям. 2 UA 106632 U Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3