Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Wpływ wygrzewania na właściwości sensorowe cienkich warstw WO₃

Kapuścik Paulina, Mazur Michał, Wojcieszak Damian

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2023

|

Vol. 72, nr 3

43--52

PL

Trójtlenek wolframu (WO₃) jest półprzewodnikiem o szerokiej optycznej przerwie energetycznej, do jego zalet należą wysoka stabilność chemiczna oraz niska cena. Ponadto ma właściwości chromogeniczne, czyli zdolność do zmian zabarwienia w odpowiedzi na różne bodźce, w tym temperaturę, promieniowanie świetlne, pole elektryczne oraz ekspozycję na wodór. Ze względu na wysoką wydajność barwienia i szybkie przełączanie cienkie warstwy WO₃ mogą być stosowane w lustrach antyodblaskowych i inteligentnych oknach, jak również w czujnikach gazów. W pracy przedstawiono wyniki badań wpływu wygrzewania na właściwości cienkich warstw WO₃ wytwarzanych metodą impulsowego rozpylania magnetronowego (GiMS) z warstwą palladu w roli katalizatora. Próbki były wygrzewane w temperaturach od 200 do 400°C. Odpowiedź sensorową powłok scharakteryzowano na podstawie pomiaru widm transmitancji podczas wprowadzania powietrza i mieszaniny H₂/Ar o stężeniu wodoru od 25 do 1000 ppm. Ponadto zbadano wpływ wygrzewania na strukturę oraz morfologię powłok. Wygrzewanie w temperaturze 400°C spowodowało zmianę struktury powłok z amorficznej na krystaliczną. Po wprowadzeniu mieszaniny H₂/Ar zaobserwowano spadek transmitancji dla wszystkich próbek. Dla warstw wygrzewanych w temperaturze 200°C i 300°C wartość transmitancji spadała podczas całego cyklu barwienia, natomiast w przypadku warstw wygrzewanych w 400°C nasycenie sygnału osiągnięto po 7 minutach. Stwierdzono, że najlepszymi właściwościami sensorowymi charakteryzują się powłoki wygrzewane w temperaturze 400°C, ze względu na wysokie wartości odpowiedzi sensorowej dla bardzo małego stężenia wodoru (SR = 6,3 dla 25 ppm H₂) oraz krótki czas odpowiedzi i powrotu.

EN

Tungsten trioxide (WO₃) is a wide-bandgap semiconductor. its advantages include high chemical stability and low price. Furthermore, WO₃ has chromogenic properties, that is, the ability to switch between pale yellow and dark blue in response to various stimuli, including temperature, light irradiation, electric field, and exposure to hydrogen. Due to its high colouring efficiency and fast switching, it can be used in antidazzling mirrors and smart window applications, as well as in gas sensing. in this paper, we present the influence of annealing on the properties of WO₃ coatings that were annealed at temperatures in the range from 200°C to 400°C. The sensing response was characterized based on the transmittance measurement during exposure to air and Ar/H₂ mixture with hydrogen concentrations from 25 ppm to 1000 ppm. Furthermore, the influence of annealing on the structure and morphology of the coatings was examined. annealing at 400°C led to a structure change from amorphous to crystalline one. after the introduction of the Ar/H₂ mixture, a decrease in transmittance was observed for all of the analysed coatings. For films annealed at 200°C and 300°C, the transmittance value decreased during the entire colouring cycle, while for the coating annealed at 400°C a plateau was reached after 7 minutes of exposure. it was found that the best sensing characteristics were obtained for the WO₃ thin film annealed at 400°C due to high sensor response to very low hydrogen concentrations (SR = 6.3 for 25 ppm H₂) as well as short response and recovery times.

2

Właściwości elektryczne i optyczne cienkich warstw WOx wytwarzanych metodą rozpylania magnetronowego i analiza ich współczynnika doskonałości

Dybała Julia, Mazur Michał

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2022

|

Vol. 71, nr 2

15--25

PL

W artykule przeanalizowano właściwości optyczne i elektryczne cienkich warstw tlenku wolframu. Jest to materiał często stosowany między innymi w inteligentnych oknach, lustrach antyparowych i czujnikach gazów. zbadano pięć serii cienkich warstw tlenku wolframu, które zostały wytworzone w procesach rozpylania magnetronowego w atmosferze mieszaniny gazu roboczego (ar) oraz reaktywnego (O2) o różnej zawartości tlenu, tj. od 5% do 15%. Każdy z procesów przeprowadzany był przy tej samej wartości ciśnienia, odległości target - podłoże oraz w tym samym czasie. Grubość cienkich warstw zmierzona za pomocą profilometru optycznego wynosiła około 160 nm. zauważono, że wraz ze zwiększaniem się udziału gazu reaktywnego w procesie próbki zmieniały barwę od metalicznej, przez ciemnogranatową, po błękitną, jednocześnie stając się coraz bardziej przezroczyste. Pomiary właściwości elektrycznych wykonane za pomocą sondy czteroostrzowej, a także właściwości optycznych przeprowadzone z użyciem spektrofotometru wykazały, że zwiększanie udziału tlenu w procesie powodowało wzrost średniej transmisji światła w zakresie widzialnych długości fal oraz rezystywności cienkich warstw. W artykule przeanalizowano również współczynniki Figure of Merit określające jakość badanej próbki. Największą wartość współczynnika doskonałości otrzymano dla cienkiej warstwy tlenku wolframu, odznaczającej się stosunkowo dużą średnią transmisją światła w zakresie widzialnym przy niskiej wartości rezystywności. Przeprowadzone badania wykazały, że atmosfera gazowa podczas procesu rozpylania magnetronowego istotnie wpływa na właściwości optyczne i elektryczne cienkich warstw tlenku wolframu, co stwarza możliwość projektowania cienkowarstwowych powłok przeznaczonych do stosowania w transparentnej elektronice.

EN

In this article, optical and electrical properties of tungsten oxide thin films, prepared by magnetron sputtering in the atmosphere of various oxygen content, were analysed. Tungsten oxide is a material, which is widely used in modern applications such as smart windows, antisteam mirrors, and gas sensors. Five sets of tungsten oxide thin films were deposited by magnetron sputtering in the mixed argon-oxygen atmosphere composed of various content of reactive gas, i.e., from 5% to 15%. In each case, other deposition process parameters were the same. The thickness of the thin films was ca. 160 nm and it was measured with the optical profilometer. it was noticed that along with the increase in the proportion of reactive gas in the process, thin film samples changed their colour from metallic, through navy blue to blue and simultaneously they became increasingly transparent. Measurements of electrical properties, made using the four-point probe and optical properties, performed with the aid of a spectrophotometer showed that increasing the proportion of oxygen in the process increased the average transmission in the visible wavelength range and the resistivity of the prepared WOx thin films. in the article, the Figure of Merit (FoM) coefficients are also presented, which determine the quality of the thin film samples. it was shown that the highest value of the FoM was observed for WOx thin film characterised by a relatively high average transmission in the visible wavelength range and low value of resistivity. The performed measurements showed that the gas atmosphere during magnetron sputtering process leads to the tailoring of the optical and electrical properties of tungsten oxide thin films, which in turn makes it possible to design and apply such thin film coatings in transparent electronics.

3

Otrzymywanie cienkowarstwowych układów elektrochromowych na bazie tlenku wolframu metodą magnetronowego rozpylania. Cz. 1

Wierdak Bartłomiej, Posadowski Witold, Wiatrowski Artur

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2021

|

Vol. 62, nr 3

28--32

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań procesu nanoszenia cienkich warstw tlenków wolframu metodą reaktywnego, impulsowego rozpylania magnetronowego. Warstwy te zostały zastosowane jako komponent cienkowarstwowego układu elektrochromowego. Proces osadzania warstw tlenku wolframu WOx był kontrolowany parametrami zasilacza magnetronu. W kolejnych cyklach próżniowych zmieniano skład procentowy mieszaniny gazów O₂+Ar oraz moc wydzielaną w targecie. Parametry technologiczne procesów rozpylania optymalizowano pod kątem uzyskania efektywnego zjawiska elektrochromowego, tzn., maksymalnego wpływu napięcia polaryzującego na zmianę własności optycznych (barwy) otrzymanych warstw. Celem badań było ustalenie punktu pracy układu magnetronowego, przy którym możliwe było otrzymywanie przezroczystych warstw tlenku wolframu, a następnie zastosowanie tych warstw jako elementu układu elektrochromowego. Badania prowadzono pod katem ustalania etapów procedury know-how przy ewentualnym wykorzystaniu opisanej technologii w procesach otrzymywania układów elektrochromowych na skalę półprzemysłową.

EN

The paper presents the research results on the deposition process of tungsten oxides thin films using reactive, pulsed magnetron sputtering method. These thin films were used as a component of a thin-film electrochromic structure. The deposition process of tungsten oxide WOx thin films was controlled by the parameters of the magnetron power supply. In subsequent vacuum cycles, the percentage composition of the O₂+Ar gas mixture and the power released in the target were changed. The technological parameters of the sputtering processes were optimized in order to obtain an effective electrochromic effect, i.e. the maximum influence of the polarizing voltage on the change of optical properties (colour) of the obtained coatings. The aim of the research was to determine the operating point of the magnetron system at which it was possible to obtain transparent tungsten oxide thin films, and then use these films as an element of the electrochromic structrure. The research was carried out with a view to determining the stages of the know-how procedure with the possible use of the described technology in the processes of obtaining electrochromic structures on a semi-industrial scale.

4

Fabrication of a Novel Silver-Based Electrical Contact Composites and Assessment of Its Mechanical and Electrical Properties

Kumar Praveen S., Senthil S. M., Parameshwaran Rathinasamy, Rathanasamy Rajasekar

Archives of Metallurgy and Materials

|

2021

|

Vol. 66, iss. 4

1087--1094

EN

The electrical contactors play a crucial role in closing the circuit in many power distribution components like overhead lines, underground cables, circuit breakers, transformers, and control systems. The failure in these components mainly occurs due to the break-down of contactors due to the continuous opening and closing action of contacts. Silver (Ag)-based oxide contact materials are widely used in practice, among which silver tin oxide (AgSnO2) is most common. An attempt is made in increasing the performance of AgSnO2, by adding Tungsten Oxide (WO3) in various weight proportions, thus finding the optimal proportion of AgSnO2WO3 to have increased mechanical and electrical performances. All the composite samples are fabricated in-house using powder metallurgy process. The assessment of physical and electrical properties namely, density, hardness, porosity, and electrical conductivity, showed that 90%Ag-8.5%SnO2-1.5%WO3 composite yielded superior results. With help of morphological tests, wear characteristics are also investigated, which showed that 90%Ag-8.5%SnO2-1.5%WO2 composite has a wear coefficient of 0.000227 and a coefficient of friction of 0.174 at an optimized load of 10 N and sliding velocity of 0.5 mm/s.

5

Wybrane właściwości cienkich warstw tlenków wolframu wytwarzanych przy różnych warunkach procesu rozpylania magnetronowego

Lubańska Aneta, Mańkowska Ewa, Mazur Michał

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2020

|

Vol. 61, nr 10

10--12

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań i analizy właściwości cienkich warstw tlenków wolframu wytworzonych metodą rozpylania magnetronowego. Proces wytwarzania przeprowadzono przy zmiennych warunkach technologicznych, takich jak proporcja mieszaniny gazów O2:Ar oraz odległość target-podłoże. Zwiększenie przepływu argonu w mieszaninie gazów O2:Ar podczas procesu spowodowało zmianę właściwości elektrycznych cienkich warstw z dielektrycznych na półprzewodnikowe. Ponadto, wyniki pomiarów współczynnika transmisji światła wykazały, że wraz ze wzrostem przepływu argonu przezroczystość warstw ulega pogorszeniu. Mniejsze odległości target-podłoże skutkowały zwiększeniem szybkości nanoszenia warstw. Wszystkie naniesione warstwy charakteryzowały się małą chropowatością oraz właściwościami hydrofilowymi powierzchni.

EN

The aim of the presented work is investigation of the properties of tungsten oxide thin films deposited by magnetron sputtering. The process was performed with use of various technological properties such as O2:Ar gas mixture ratios and target-substrate distance. Increase of argon content in O2:Ar gas mixture during process caused change of electrical properties of thin films from dielectric to semiconducting. Moreover, measurements of light transmission coefficient showed that thin layer transparency decreased with increase of argon content. Decrease of target-substrate distance resulted in an increase of deposition rate. All deposited thin films had low roughness and hydrophilic properties.

6

Właściwości elektrostatyczne cienkich warstw tlenków na bazie kobaltu i wolframu

Gawęda Berenika, Pokora Patrycja, Obstarczyk Agata

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2020

|

Vol. 61, nr 10

7--9

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań i analizy wpływu składu materiałowego spiekanych targetów wytworzonych metodą SPS (ang. Spark Plasma Sintering), z których zostały naniesione powłoki, na ich właściwości antystatyczne. Cienkie warstwy zostały wytworzone za pomocą metody rozpylania magnetronowego. Pomiary oraz analizę przeprowadzono dla sześciu różnych próbek. Trzy z nich wytworzono ze spiekanych targetów Ti:Co o składzie materiałowym 95:5, 85:15 i 50:50. Z kolei pozostałe trzy uzyskane były z targetów na bazie Ti:W o takim samym składzie materiałowym jak warstwy z kobaltem. Analiza wyników badań wykazała, że spośród wielu zmierzonych próbek, tylko dwie były antystatyczne, gdyż dla kryterium 10% miały czasy rozpraszania ładunku statycznego na powierzchni krótsze niż 2 s. Były to cienkie warstwy wytworzone ze spiekanych targetów na bazie tlenków Ti-W o składzie materiałowym (Ti0,5W0,5)Ox oraz (Ti0,85W0,15)Ox.

EN

This paper provides research investigation results and analysis of influence of the material composition of sintered targets produced by the Spark Plasma Sintering (SPS) method , from which the thin layers were applied, on their antistatic properties. The thin layers were deposited by the magnetron sputtering method. Measurements and analysis were performed on six different coatings. Three of them were made of sintered Ti:Co targets with a material composition of 95: 5, 85:15 and 50:50. In turn, the remaining three were obtained from Ti:W based targets with the same material composition as the layers with the cobalt. The analysis of the research results showed that among many measured samples, only two were antistatic, because for the 10% criterion, the static charge dissipation times on the layer surface were shorter than 2 s. These were thin layers made of sintered targets based on Ti-W oxides with the material composition (Ti0,5W0,5) Ox and (Ti0,85W0,15) Ox.

7

Osłony elastomerowe redukujące dawki promieniowania X w technikach tomografii komputerowe

Kusiak E., Zaborski M., Staniszewska A., Bem H., Szajerski P., Baryń W.

Polimery

|

2013

|

T. 58, nr 7-8

519--523

PL

Opracowano bezołowiowe osłony redukujące dawki promieniowania w diagnostyce technikami tomografii komputerowej. Podstawę stanowiła matryca z kauczuku naturalnego napełnionego tlenkami: bizmutu, wolframu lub gadolinu. Ze względu na generowanie przez bizmut wtórnego promieniowania fluorescencyjnego rozszerzono pierwotne składy kompozytów. Stwierdzono, że otrzymane kompozyty kauczuku naturalnego zawierające kombinacje tlenków metali charakteryzowały się dużymi wartościami masowych współczynników pochłaniania, wpływały na redukcję natężenia promieniowania padającego o energii: Eg = 60 keV o ok. 50 % a o energii Eg = 122 keV o ok. 20 %. Jednocześnie prawie wszystkie próbki wulkanizatów wykazywały korzystne właściwości wytrzymałościowe.

EN

We have developed lead-free shields reducing the radiation doses in the diagnostic computed tomography techniques. They are based on natural rubber matrix with oxides of bismuth, tungsten and gadolinium as fillers. Due to the generation of secondary fluorescence radiation by bismuth, the study was extended to other compositions. The obtained natural rubber composites containing the combinations of metal oxides were characterized by high values of the mass absorption coefficient, which effected in the reduction in the intensity of incident radiation with an energy Eg = 60 keV by about 50 % and for Eg = 122 keV by about 20 %. It should be noted that virtually all vulcanizates showed good strength properties.

8

Simulation of ion transport through poly(ethylene oxide) loaded with lithium perchlorate

Munn R. W., Eilmes A., Scarle S., Sterzel M.

Materials Science Poland

|

2009

|

Vol. 27, No. 3

637--647

EN

A hierarchical approach is used to simulate lithium ion motion through poly(ethylene oxide) loaded with lithium perchlorate, alone and with a tungsten oxide (WO3) interface to model an electrochromic smart window assembly. The structure of the polymer is simulated using commercial software. Relaxation of the polymer is allowed on a lattice on which the lithium ions move as a lattice gas. Polarization and van der Waals energy changes are calculated for an added lithium ion at each lattice point. The structure and energy are also calculated in the presence of the WO3 interface. Ion transport is simulated in a kinetic Monte Carlo method, with and without an electric field. During runs at 300 K without the WO3 interface, with a field the lithium ions move 35 A along it and 3-7 A across it but without a field they move 2-5 A; these distances vary with temperature as expected for activated hopping. Ions explore their immediate neighbourhood, occasionally jumping to an adjacent neighbourhood along, across or sometimes against the field, thus circumventing regions where transport is hindered. With the WO3, the lithium ions tend to accumulate at the interface, producing a repulsive potential that reduces ion movement.

9

Warunki redukcji tlenków wolframu w procesie spiekania wstępnego wyprasek W-Ni-Fe i ich wpływ na właściwości spieków

Michałowski J., Piętaszewski J., Włodarczyk E.

Problemy Techniki Uzbrojenia

|

2001

|

R. 30, z. 80

27--38

PL

W referacie omówiono warunki jakie powinny być spełnione podczas procesu spiekania wstępnego wyprasek W-Ni-Fe, aby nastąpiła skuteczna redukcja tlenków wolframu. Przedstawiono także wyniki badań procesów wytwarzania spieków ciężkich z osnową wolframową, z mieszanek proszkowych o zmiennym utlenieniu wolframu. Wykazano, że spełnienie przedstawionych warunków umożliwia otrzymanie spieków o wysokich właściwościach fizycznych, niezależnie od początkowego utlenienia wolframu.