Спосіб створення просвітлюючих покриттів на поверхні оптичних деталей з використанням іто

Реферат: Спосіб створення просвітлюючих покриттів на поверхні оптичних деталей з використанням ІТО включає пульверизацію на повітрі суміші розчинів хлоридів металів SnCl 4 и ІnСl3 на нагріті скляні основи, з наступним відпалом. Для пульверизації використовують розчини хлоридів металів SnCl4 та ІnСl3. Температура відпалу складає 440 °C. UA 70310 U (54) СПОСІБ СТВОРЕННЯ ПРОСВІТЛЮЮЧИХ ПОКРИТТІВ НА ПОВЕРХНІ ОПТИЧНИХ ДЕТАЛЕЙ З ВИКОРИСТАННЯМ ІТО UA 70310 U UA 70310 U 5 10 15 20 25 30 35 40 Корисна модель належить до області оптоелектроніки, зокрема, до технології створення просвітлюючих покриттів на поверхні оптичних деталей. Відомі плівкові матеріали для довговічних просвітлюючих покриттів [Кокс Дж. Т., Хасс Г. Просветляющие покрытия для видимой и инфракрасной областей спектра // Физика тонких пленок. - Т. 2. - М.: МИР, 1967. - С. 232 - 253.]. Недоліком таких просвітлюючих покриттів є те, що у процесі їх створення потрібне використання високовакуумного обладнання; процес складний - отже собівартість просвітленої оптики висока. Крім того відомі нові композиційні матеріали Gd2Ті2O7 та Lu2Ті2O7 для нанесення просвітлюючих ахроматичних покриттів в дослідно-серійному виробництві оптичних деталей сучасного приладобудування [Васильєва Μ.Φ. Высококачественные оптические покрытия для видимой и ближней ИК-областей спектра, созданные на базе новых пленкообразующих материалов - дититаната гадолиния и дититаната лютеция / Μ.Φ. Васильева [и др.]. // Прикладная физика. - 2007. - № 5. - С. 91 - 98]. Недоліком таких просвітлюючих покриттів є те, що у процесі їх створення потрібне використання вакуумного обладнання; процес складний отже собівартість просвітленої оптики висока. За прототип прийнятий відомий спосіб виготовлення тонких плівок ІТО для сонячних елементів ITO-nSi [Efficient Silicon Solar Cells Fabricated with a Low Cost Spray Technique / Oleksandr Malik and F. Javier De la Hidalga-W. // Solar Energy. - INTECH. -2010. - P. 81-104]. Для осаду тонких плівок ІТО (легованого оловом оксиду індію) 13,5 мг ІnСl 3 розчинялось в 170 мл суміші води та етилового спирту 1:1, з додаванням 5 мл НСl. Різні співвідношення Sn/In, досягнуті в тонких плівках ІТО контролювались шляхом додавання в розчин розрахованої кількості хлориду олова (SnCl4*5H2O). Пульверизація на повітрі отриманого розчину використовувалася для осаду тонких плівок ІТО на кремнієву основу n-типу з орієнтацією (100). Температура відпалу становила 480±5 °C. Основи було встановлено на нагрівач покритий вуглецевим диском для того, щоб забезпечити рівномірну температуру, і розпилення було проведено з використанням стисненого повітря. Використовувалися періодичні цикли осадження тривалістю в 1 сек. і з інтервалами в 5 секунд, щоб запобігти швидкому охолодженню основи. Оптимальна відстань від розпилювача до основи та тиск стисненого 2 повітря були 25 см і 1,4 кг/см відповідно. Швидкість осадження була високою, близько 200 нм/хв. Наведений вище спосіб розроблено для виготовлення тонких плівок ІТО для інверсних p-n сонячних елементів ITO-nSi. Такий спосіб забезпечує проведення технологічних операції без використання вакуумного обладнання, проте не дозволяє створення просвітлюючих покриттів на поверхні оптичних деталей з необхідним значенням коефіцієнта пропускання. В основу корисної моделі поставлена задача розробити спосіб створення просвітлюючих покриттів на поверхні оптичних деталей з використанням ІТО, в якому за рахунок технологічних особливостей можливо було б отримати просвітлююче покриття для поверхні оптичних деталей з необхідним значенням коефіцієнта пропускання, не використовуючи при цьому вакуумне обладнання і таким чином отримати меншу собівартість просвітленої оптики. Поставлена задача вирішується тим, що у способі створення просвітлюючих покриттів на поверхні оптичних деталей з використанням ІТО, який включає пульверизацію на повітрі суміші розчинів хлоридів металів SnCl4 і ІnСl3 на нагріті скляні основи, з наступним відпалом, для пульверизації використовують розчини хлоридів металів SnCl4 та ІnСl4 наступного складу, мас. %: 45 С2Н5ОН Н2О ІnСl3 50 55 розчин ІnСl3 62,35-62,55 28,2-28,4 9,15-9,35 Н2О С2Н5ОН SnCl4 розчин SnCl4 57,6-57,8 37,4-37,6 4,7-4,9, а температура відпалу складає 440 °C. Корисна модель ілюструється наступним чином: для одержання оксидів використаний метод пульверизації з наступним піролізом з розчинів хлоридів відповідних металів. Хлориди металів SnCl4 та ІnСl3 розчинені у водно - спиртових розчинах і пульверизацією на повітрі (через пульверизатор пропускається очищений кисень) наносяться на нагріту скляну основу. У зв'язку з тим, що при пульверизації розчинів поверхню підкладки різко охолоджують, пульверизація проводиться поетапно - "порціями" з певними часовими інтервалами. Кількість "порцій" визначається в залежності від необхідної товщини ІТО. Оптимальна товщина складає 440 нм. Подальше збільшення товщини призводить до зменшення коефіцієнта пропускання. Далі слідує відпал. Температура відпалу дорівнює температурі основи при 1 UA 70310 U пульверизації. Оптимальна температура відпалу 440 °C. Температура відпалу шарів понад 450 °C веде до деградації оптичних властивостей оксидного шару (різке зменшення коефіцієнта пропускання Т). Залежність коефіцієнта пропускання структур: скло, скло - ІТО від довжини хвилі подана у Таблиці. 5 Таблиця Залежність коефіцієнта пропускання структур: скло, скло - ІТО від довжини хвилі Коефіцієнта пропускання структури, % скло - ІТО скло 77 72 85 79 92 79 89,4 81 91,8 79 90,8 80 90,6 75 89 79 88 77 87 75,9 85,9 75,9 86 75,9 85,6 75 10 розчин ІnСl3 62,35-62,55 28,2-28,4 9,15-9,35 Н2О С2Н5ОН SnCl4 розчин SnCl4 57,6-57,8 37,4-37,6 4,7-4,9. Таким чином, дані технологічні особливості в порівнянні з відомими технічними рішеннями дають змогу створити просвітлюючі покриття на поверхні оптичних деталей. Крім того, такий спосіб створення просвітлюючих покриттів на поверхні оптичних деталей не потребує використання вакуумного обладнання, що дозволяє отримати меншу собівартість просвітленої оптики. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 360 400 450 500 550 600 700 750 800 900 950 1000 1200 Як шаблон 100% пропускання використовувалось скло, яке використовувалось як основа для нанесення просвітлюючого покриття (марка С-57). Максимум коефіцієнта пропускання (просвітлення) припадає на 500 - 550 нм, що відповідає максимуму чутливості ока (жовтий колір). Вище наведені результати отримані при використанні суміші розчинів хлоридів металів наступного складу, мас. %: С2Н5ОН Н2О ІnСl3 15 Довжина хвилі, нм. Спосіб створення просвітлюючих покриттів на поверхні оптичних деталей з використанням ІТО, що включає пульверизацію на повітрі суміші розчинів хлоридів металів SnCl4 и ІnСl3 на нагріті скляні основи, з наступним відпалом, який відрізняється тим, що для пульверизації використовують розчини хлоридів металів SnCl 4 та ІnСl3 наступного складу, мас. %: розчин ІnСl3 С2Н5ОН Н2О ІnСl3 розчин SnCl4 Н2О С2Н5ОН SnCl4 62,35-62,55 28,2-28,4 9,15-9,35 а температура відпалу складає 440 °C. 2 57,6-57,8 37,4-37,6 4,7-4,9, UA 70310 U Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3