Analiza właściwości antystatycznych cienkich warstw na bazie tlenków Hf i Ti w powiązaniu z ich mikrostrukturą

• Autorzy: Pastuszek, Roman , Mazur, Michał , Kaczmarek, Danuta , Domaradzki, Jarosław , Wiatrowski, Artur

Warianty tytułu

EN

Analysis of antistatic properties thin films oxides in correlation with microstructure properties

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiona została analiza właściwości antystatycznych cienkowarstwowych powłok na bazie tlenków Hf oraz Ti w powiązaniu z ich właściwościami strukturalnymi. Cienkie warstwy badane w ramach pracy wytworzone zostały za pomocą metody rozpylania magnetronowego na podłożach SiO₂ oraz SiO₂ pokrytych warstwą tlenku indowo-cynowego o grubości 150 nm. Właściwości antystatyczne zostały określone na podstawie pomiaru czasu rozpraszania ładunku statycznego, natomiast właściwości strukturalne na podstawie badania metodą dyfrakcji rentgenowskiej XRD. Badania metodą XRD wykazały, warstwy HfO₂, (Hf_0,85Ti_0,15)Ox oraz TiO₂ były nanokrystaliczne, a ich średni rozmiar krystalitów wynosił poniżej 10 nm. Z kolei powłoka (Hf_0,15Ti_0,85)Ox była amorficzna. Dla wszystkich warstw naniesionych na SiO₂ czasy rozpraszania ładunku przekraczały 2 sekundy wynikające z przyjętego kryterium antystatyczności. Najdłuższym czasem rozpraszania charakteryzowała się warstwa amorficzna. Naniesienie warstw na podłoże SiO₂ pokryte 150 nm warstwą ITO spowodowało, że wszystkie warstwy niezależnie od ich mikrostruktury były antystatyczne, a czasy rozpraszania ładunku elektrycznego były rzędu setek milisekund.

EN

This work presents the analysis of antistatic properties of thinfilm coatings based on Hf and Ti oxides in relation to their structural properties. Investigated thin films were sputtered by the magnetron sputtering method on SiO₂ substrates and deposited SiO₂ covered with a 150 nm thick indium-tin oxide film. Antistatic properties were determined based on the measurements of static charge dissipation time, while structural properties based on X-ray diffraction. The XRD results showed, that HfO₂, Hf_0.85Ti_0.15x and TiO₂ thin films were nanocrystalline with an average crystallite size below 10 nm. Hf_0.15Ti_0.85Ox film was amorphous. For films deposited on SiO₂ the dissipation times exceeded 2 seconds, which indicated that none of them were antistatic taking into consideration with accepted cryterion. The longest dissipation time was obtained for amorphous coating. Deposition of thin films on SiO₂ substrates coated with a 150 nm thick ITO layer results in a significate decrease of static charge dissipation time to hundreds of milliseconds, independently of their structural properties.

Słowa kluczowe

PL

mieszaniny tlenków HfO2-TiO2; rozpylanie magnetronowe; właściwości elektryczne; właściwości antystatyczne; właściwości mikrostrukturalne

EN

HfO2-TiO2 mixed oxides; magnetron sputtering; electrical properties; antistatic properties; microstructural properties

• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2019
• Tom: Vol. 60, nr 7
• Strony: 18--20
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Pastuszek, Roman

• Politechnika Wrocławska, Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki, Wrocław

autor

Mazur, Michał

• Politechnika Wrocławska, Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki, Wrocław

autor

Kaczmarek, Danuta

• Politechnika Wrocławska, Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki, Wrocław

autor

Domaradzki, Jarosław

• Politechnika Wrocławska, Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki, Wrocław

autor

Wiatrowski, Artur

• Politechnika Wrocławska, Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki, Wrocław

Bibliografia

• [1] Chubb J., Walmsley H., (2010) „Analysis of long corona charge decay times”, Journal of Electrostatics 68, s. 284-286.
• [2] Chubb J., (2010) „Electrical Engineering Developments: An Introduction to Electrostatic Measurements”, Sierpień 2010.
• [3] Mazur M., Prociów E., Domaradzki J., Kaczmarek D., Kamicka M., Bieliński L, (2010) „Humidity influence on antistatic properties of optical coatings”, 33rd Int. Spring Seminar on Electronics Technology.
• [4] He H., Yan Y, Qiu Z., Tan X., (2017) „A novel antistatic polyurethane hybrid based on nanoscale ionic material”, Progress in Organic Coatings 113, s. 110-116.
• [5] Liu J., Wang H., Huang X., (2016) „Investigation of the effects of AR layers on the structure and properties of transparent conductive oxide thin films”, Surface & Coatings Technology 290, 2-9.
• [6] Shen X., Yang M., Zhang Ch., Qiao Z., Wang H., Tang Ch., (2018) „Utilizing magnetron sputtered AZO-ITO bilayer structure as transparent conducting oxide for improving the performance of flexible CIGS solar cel”, Superlattices and Microstructures 123, 251-256.
• [7] Taleatu B.A., Omotoso E., Mola G.T., (2016) „Surface structure and photoemission studies of nanocrystalline TiO2 layer/ITO coated glass interface”, Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena 207, 1-6.
• [8] Sakane Y, Suzuki Y, Kasagi N., (2007) „High-Performance Perfluorinated Polymer Electret Film For Micro Power Generation”, styczeń s. 53-56.
• [9] Kashiwagi К., Okano K., Morizawa Y, Suzuki Y, „Nano-cluster-enhanced High-performance Perfluoro-polymer Electrets for Micro Power Generation”, 14th International Electret Symposium.
• [10] Yuan N., Li J., (2005) ,,SiO2 film electret with high surface potential stability”, Applied Surface Science 252, s. 455-460.
• [11] Mazur M. Poniedziałek A., Kaczmarek D., Wojcieszak D., Domaradzki J., Gibson D., „Investigation of various properties of HfO2-TiO2 thin film composites deposited by multi-magnetron sputtering system”, Applied Surface Science 421,2017, s. 170-178.
• [12] Chubb J., (2008) „User Manual: JC1176 Charge Measuring Sample Support”, nr 10, Listopad.
• [13] Chubb J., (2009) „User Manual: JCI 155v5 Charge Decay Test Unit”, Sierpień.
• [14] Chubb J., (2008) „User Manual: JC1191 Controlled Humidity Test Chamber”, nr 11, Kwiecień.
• [15] X-ray diffraction for characterizing metallic films”, Metallic Films for Electronic, Optical and Magnetic Applications, s. 3-38.

Uwagi

1. Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).

2. Praca powstała przy udziale środków statutowych (zlecenie nr 0401/0130/18 oraz nr 0401/0148/18).

Identyfikatory

DOI

10.15199/13.2019.7.5