专利名称：高透过率导电玻璃的制作方法
技术领域：
本发明属于具有导电膜层的导电玻璃和用金属氧化物涂覆法的表面处理技术。适用于制造具有宽波段高透过率的导电薄膜的导电玻璃。
在电光调制器、电光快门等高技术仪器中或在液晶显示器件、多功能防护镜片等产品中，需用有透明导电涂层的导电玻璃。提高此薄膜在可见光范围内的透过率和降低电阻率，对于以多通道太阳望远镜为代表的高技术仪器性能的提高具有重要技术和经济意义。山东大学研制的ITO透明导电玻璃就是这种具有导电涂层的玻璃部件。其化学成份是含铟的氧化锡半导体，膜厚为0.05～0.10μm，相对玻璃的可见光透过率大于90%，方电阻150～250欧/方。此指标对于许多高技术应用尚嫌偏低。
本发明的目的在于发明一种制备方法简单，制成的导电薄膜对可见光透过率高，对于宽波段的适应性好，又能提高其导电性的导电玻璃，以满足诸如多通道太阳望远镜等高技术仪器的要求。
本发明为了完成上述发明目的，首先从理论上分析了薄膜厚度对透过率的影响，即进行了膜厚设计。理论结果说明，为了使透过率最大，膜层厚度必须满足nl dl＝mλ/2，其中nl和dl为膜层的折射率和几何厚度，λ为光的波长，m为光波数，m＝1，2，3，…。膜层太厚，吸收增加，有损总的透过率，因此，我们取m＝1。则nl dl＝λ/2。理论分析说明，膜层的光学厚度(nldl)设计合理时，单层膜显示出一个重要特征，即无论膜层折射率比基底(这里是玻璃)的折射率大还是小，光的透过率都可达到极大值，而与膜层折射率无关。我们按照这个结论，改变以往人们用减薄膜厚来提高透过率的做法，将膜层厚度设计为λ/2，即与这种传统做法相反，我们不是减少膜厚，而是适当地增加了膜层厚度，来提高膜层对可见光的透过率。对于波长0.40-0.65μm的可见光，若nl按2.0估计，则膜层几何厚度dl必须控制在0.10-0.16μm的范围内。实验证明上述膜厚设计思想是正确的。
本发明的膜层制备方法是本发明膜层的化学成份是氧化锡为主，加氧化锑为掺杂的烧结固熔体。
膜层制备工艺如下喷镀支架是一不锈钢U形槽和模板组成，不锈钢制的图形模板放在U形槽上面，需镀的玻璃基片放在模板孔内，需镀面向下，在模板上再覆盖玻璃片或不锈钢片，以防止镀液蒸气从上方到达基片不需要镀的背面。
整个支架放进一个加热炉内，炉温由温度计测量。其基本结构如图一所示。
炉口外有一特制限位架，限定喷口运动范围，以保证工艺稳定性。
喷镀过程如下基片加热至450℃时，用流速为3500毫升/分的氩气将镀液由喷雾器喷至炉内，并在镀架限定范围内喷口做前后左右移动，使镀液均匀凝在基片上，然后随炉冷却。为提高膜层质量，取用多次喷镀法。第一次喷镀时间较短，为4-6秒，形成灰白色膜层，用有机溶剂清洗后，进行二次喷镀，5-8秒左右。根据需要还可进行短时加喷，以制出所需厚度的膜层，实践证明，多次喷镀对于导电玻璃的光学性质和电学性质没有影响，但保证了均匀性。
喷镀液中四氯化锡和三氯化锑的重量之比为100∶0.8-1.2，用无水乙醇做溶剂，配成适当浓度(如1000克四氯化锡，1升无水乙醇)，以适于喷镀。在非真空条件下，镀液喷镀到具有一定温度的玻璃基片上。在此温度下镀液分解，氧化和烧结成含有氧化锑的，以氧化锡和氧化亚锡为主要成份的多晶固熔体涂层。氧化亚锡具有导电性，而氧化锡是绝缘体，薄膜为N型半导体。三氯化锑分解氧化成三氧化二锑，掺杂，固熔在其中，可提高薄膜的导电性。使膜层面电阻率降为100-200欧/方。
喷镀时基片温度是膜层形成的重要条件，直接影响电阻数值。基片温度高，膜层较厚时，易产生龟裂现象，增大电阻;而温度低，则不利于镀液分解，氧化，烧结过程的进行，影响膜层生长，有时还形成雾点，同样使电阻增大。我们一般把温度控制在460℃-430℃范围内。
用上述工艺在K-9光学玻璃基片上制备的导电玻璃，我们用720型分光光度计在波长为0.400-0.675μm范围内测量了透过率T(相对空气而言)。T-λ曲线如图二所示。
本发明的导电膜层具有如下忧点一.制备方法简单，成本低;
二.导电玻璃对可见光＞0.1700μm范围内透过率(相对空气而言)≥90%。相对玻璃而言透过率则≥97.8%。电阻在100-200欧/方。
上述方法制备导电膜是属于汽相沉积技术中的化学气相沉积法即CVD法(Chemical Vapour Deposit)。还可用汽相沉积技术的另两种方法来制造导电膜，即PVD法(Physical Vapour Deposit)或PCVD法。
用PVD技术制备导电膜的基本思想是利用物理的方法，使形成膜的材料汽化，离化以获得反应所需的足够的活化能量后，与反应气体在样品表面反应并沉积在样品表面而形成一层稳态的或亚稳态的导电膜。这种方法制备导电膜的优点是工艺条件可以准确控制，使技术参数有较好的一致性，操作简单，对环境没有污染，适合大规模工业化生产。
本发明的膜厚设计思想及部分参数仍适用于PVD或PCVD法。
实施例本发明的具体实施例所用镀液配方为50毫升无水乙醇，50克四氯化锡，0.5克三氯化锑。加热温度控制在450℃。取用流速为3500毫升/分的氩气，分两次喷镀。制出的膜层厚约为0.13μm左右，膜层电阻为100-200欧/方。
中国科学院北京天文台对其典型的样片进行了测量，其结果如下(相对空气而言)
方电阻≤100欧/方。北京天文台已把此产品在九通道太阳望远镜的核心部件干涉偏振滤光器的电光调制器中试用。认为已达到高标准的使用要求。
图一.膜层制备装置其中1.玻璃基片;2.图形模架;3.盖玻璃;4.U形槽;5.电阻丝。
图二.导电玻璃透过率与光波长的关系图其中6.厚度d＝0.118μm的膜层的测量结果;
7.d＝0.125μm;
8.d＝0.144μm;
9.d＝0.155μm。
权利要求
1.一种具有高透过率导电薄膜的导电玻璃，由玻璃基片和导电薄膜组成，其特征在于导电薄膜光学厚度是所透光光波长的二分之一。
2.按照权利要求1所述的导电玻璃，其特征在于导电薄膜是掺杂有三氧化二锑的氧化锡和氧化亚锡的半导体膜。
3.一种制备具有高透过率导电薄膜的制备方法，用电阻炉加热，玻璃基片放在支架上，其特征在于加热温度控制在420℃～460℃范围内，用含有三氯化锑的四氯化锡喷镀液喷镀。
4.按照权利要求3所述的导电玻璃制备方法，其特征在于喷镀液中四氯化锡与三氯化锑的重量比为100∶0.8-1.2，用无水乙醇做溶剂。
5.按照权利要求3或4所述的导电玻璃制备方法，其特征在于支架由U型槽和模板组成，玻璃基片放在模板孔内，模板上覆盖玻璃片或不锈钢片，用流速为3500毫升/分的氩气喷镀二次或二次以上，第一次喷4-6秒，第二次喷5-8秒。
6.按照权利要求3所述的导电玻璃制备方法，其特点在于加热温度为450℃，用50毫升无水乙醇，50克四氯化锡，0.5克三氯化锑配喷镀液，用流速为3500毫升/分的氩气分二次喷镀。
全文摘要
本发明是一种具有高透过率导电薄膜的导电玻璃及其制备方法。导电薄膜是掺杂有锑的锡氧化物半导体薄膜，对可见光相对于玻璃而言的透过率达97.8％以上。具有制备方法较简单，成本低的优点。
文档编号G02B1/10GK1065647SQ9110215
公开日1992年10月28日 申请日期1991年4月8日 优先权日1991年4月8日
发明者胡岳风, 石惠玲, 杨光耀 申请人:首都钢铁公司