Właściwości antystatyczne nanokrystalicznych cienkich warstw na bazie tlenków tytanu i kobaltu

• Autorzy: Pastuszek R. , Wojcieszak D. , Obara K. , Kotwica T. , Domanowski P.

Identyfikatory

DOI

10.15199/13.2017.7.3

Warianty tytułu

EN

Investigation of antistatic properties of nanocrystalline thin films based on titanium and cobalt oxides

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przeanalizowano właściwości cienkich warstw mieszanin tlenków TiO2-CoO. Warstwy zostały naniesione na podłoża SiO2 metodą rozpylania magnetronowego z wykorzystaniem wielotargetowego stanowiska. Zastosowanie metody modulacji szerokości impulsu (ang. Pulse Width Modulation) dla targetu kobaltowego miało wpływ na otrzymane rezultaty badań. Zastosowane zostały różne profile zmian współczynnika PWM, tj. o kształcie liniowym, V oraz U. Mikrostruktura warstw określona została na podstawie dyfrakcji rentgenowskiej (XRD) a skład materiałowy za pomocą mikroanalizy rentgenowskiej (EDS). Badania XRD wykazały, że warstwy naniesione z profilem liniowego narostu PWM oraz z profilem typu V były amorficzne. Dla zmiany PWM w kształcie litery U uzyskano nanokrystaliczną warstwę o strukturze rutylu. Badania EDS wykazały z kolei, że otrzymane warstwy będące mieszaniną tlenków tytanu i kobaltu mają bardzo zbliżony skład. Właściwości antystatyczne określone zostały na podstawie pomiaru czasu rozpraszania ładunku zgromadzonego na powierzchni warstwy. W celach porównawczych zbadana została również pojedyncza warstwa TiO2. Zastosowanie mieszaniny tlenków pozwoliło na uzyskanie znacznie krótszych czasów rozpraszania. Zastosowanie gradientu rozmieszczenia pierwiastków w warstwie spowodowało zróżnicowanie czasów rozpraszania dla mieszanin tlenków. Jedynie warstwa naniesiona z profilem PWM w kształcie litery U była antystatyczna. Zmierzona została również rezystancja powierzchniowa dla wszystkich próbek. Zastosowanie mieszanin TiO2-CoO spowodowało zmniejszenie rezystancji w stosunku do TiO2, a zmiany PWM spowodowały ponadto różnice w rezystancji dla warstw będących mieszaniną tlenków tytanu i kobaltu.

EN

In this work properties of mixed oxides films based on TiO2-CoO were analyzed. Coatings were deposited on SiO2 substrates by magnetron sputtering with the use of multitarget stand. Application of Pulse Width Modulation (PWM) method for cobalt target influenced on obtained results. Various types of PWM profiles were applied, i.e. linear, V- and U-shape. Microstructure of thin films were determined based on x-ray diffraction (XRD), while the material composition was assessed by x-ray microanalysis (EDS). XRD measurements showed that thin films deposited with linear and V-shape of PWM profiles were amorphous, whereas these of U-shape had nanocrystalline rutile structure. EDS research revealed that deposited coatings had very similar overall material composition. Antistatic properties as ability to dissipate static electricity were investigated. Additionally, udnoped TiO2 were measured in the same experimental conditions and collected results were compared with those for composite coatings in relation to their antistatic properties. Composite thin films dissipated static electricity a lot faster than TiO2 layer. Sheet resistance was also measured. Thin films based on TiO2-CoO had lower resistance as-compared to TiO2. Various shape of PWM profiles used in magnetron sputtering processes caused differences in sheet resistance of composite thin films.

Słowa kluczowe

PL

TiO2; CoO; rozpylanie magnetronowe; właściwości antystatyczne; właściwości strukturalne; właściwości elektryczne

EN

TiO2; CoO; magnetron sputtering; antistatic properties; structural properties; electrical properties

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 58, nr 7
• Strony: 14--17
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Pastuszek R.

• Politechnika Wrocławska, Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki, ul. Janiszewskiego 11/17, 50-372 Wrocław

autor

Wojcieszak D.

• Politechnika Wrocławska, Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki, ul. Janiszewskiego 11/17, 50-372 Wrocław

autor

Obara K.

• Politechnika Wrocławska, Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki, ul. Janiszewskiego 11/17, 50-372 Wrocław

autor

Kotwica T.

• Politechnika Wrocławska, Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki, ul. Janiszewskiego 11/17, 50-372 Wrocław

autor

Domanowski P.

• Instytut Technik Wytwarzania, Wydział Inżynierii Mechanicznej, Uniwersytet Techniczno-Przyrodniczy, al. prof. S. Kaliskiego 7, 85-789 Bydgoszcz

Bibliografia

• [1] Chubb J., (2010) Electrical Engineering Developments : An Introduction to Electrostatic Measurements.
• [2] Kawamoto H., Shibata T., (2015) Electrostatic cleaning system for removal of sand from solar panels, Journal of Electrostatics 73, 65-70.
• [3] Semenov O., Sarbishaei H., Sachdev M., (2008) ESD Protection Device and Circuits Design for Advanced CMOS Technology.
• [4] Mazur M., Prociow E., Domaradzki J., Kaczmarek D., Karnicka M., Bieliński L., (2010) Humidity influence on antistatic properties of optical coatings, 33rd Int. Spring Seminar on Electronics Technology, s. 30-34.
• [5] Ohishi T., (2003) Preparation and properties of anti-reflection/anti-static thin films formed on organic film by photo-assisted solgel method, Journal of Non-Crystalline Solids 332, 87–92.
• [6] Kim N.Y., Son Y.B., Oh J.H., Hwangbo C.K., Park M.C., (2000) TiNx layer as an antireflection and antistatic coating for display, Surface and Coatings Technology 128-129 156-160.
• [7] Burcham T., Laboy-Rush D., (2006) Flexible, multi-application probing solution in 150-mm wafer environments, RF Design.
• [8] Chubb J., Walmsley H., (2010) Analysis of long corona charge decay times, Journal of Electrostatics 68, s. 284-286.
• [9] Markarian J., (2008) New developments in antistatic and conductive additives, Plastic Additives & Compunding, vol.10, nr 5.
• [10] Mazur M., (2014) Badania i analiza właściwości cienkich warstw TiO2 domieszkowanych neodymem jako powłok wielofunkcyjnych, Praca doktorska, Politechnika Wrocławska, Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki.
• [11] Ono H., Ohasawa A., Tabata Y., (2003) New method for evaluating antistatic effect in floor coverings, Journal of Electrostatics 57, 355–362.
• [12] Wang H., Xie G., Fang M., Ying Z., Tong Y., Zeng Y., (2015) Electrical and mechanical properties of antistatic PVC films containing multi-layer graphene , Composites Part B 79 444-450.
• [13] Chubb J., 2008 ,User Manual: JCI 191 Controlled Humidity Test Chamber, nr 11.
• [14] Chubb J., 2008 ,User Manual: JCI 176 Charge Measuring Sample Support, nr 10.
• [15] Chubb J., 2009 ,User Manual: JCI 155v5 Charge Decay Test Unit.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).