氧化銦錫(ITO)防靜電薄膜的制備方法

2009-04-13 趙印中 表面工程技術國家級重點實驗室

        空間輻射的帶電粒子與衛星表面材料相互作用造成衛星表面充電。若表面是絕緣的,充電電位可達數千伏,其生成電場會使表面材料發熱乃至損傷,還會增強表面污染的沉積,造成熱控材料性能衰退,太陽電池陣發電效率下降等。當電場電壓超過材料擊穿電壓或穿過不同材料界面時會發生突然放電即靜電放電,干擾星上電子設備工作,引起衛星故障。防止靜電放電的有效方法是使星體表面具有一定的導電性,并與星體地導通。

        氧化銦錫(ITO)膜是透明導電膜中光、電學性能較好的一種,它具有較高的電導率,在太陽光譜區具有高透過率,且具有硬度高、耐磨損等特點,已在光電器件領域獲得了廣泛應用,并被成功應用于空間飛行器上許多熱控薄膜材料的靜電防護,如光學太陽反射鏡等。

        采用ITO作為靜電防護的光學太陽反射鏡等空間材料的耐輻照性能已經有人做過比較詳細的研究,但專門針對ITO 耐輻照性能的研究還很少。作者利用ITO 陶瓷靶及射頻磁控濺射工藝制備了ITO 薄膜樣品,并對其耐電子、質子以及紫外輻照性能進行了初步研究。

試驗過程

1、樣品制備

        先將清洗干凈的石英玻璃基片放入真空室,再將系統的真空度抽至5×10-4 Pa,然后充入工作氣體高純氬氣。調整濺射功率為200 W,打開濺射電源,對靶材進行預濺射。沉積前充入氧氣反應氣體,沉積時間4 min。鍍制完成后,對樣品在270 ℃條件下進行了退火工藝處理,以進一步提高ITO 的光、電學性能的穩定性。

2、輻照試驗

        電子與質子輻照利用空間綜合環境模擬設備采用綜合輻照的方式進行,紫外輻照試驗在紫外輻照設備上單獨進行。電子與質子的能量均為50keV,電子通量為1×1016e/cm2,質子通量為1×1015p/cm2,紫外輻照的總輻照劑量取近紫外輻照2000ESH(等效太陽小時),加速倍數為3~5。

3、測試分析

         利用原子力顯微鏡(AFM)對輻照前后ITO膜的表面微觀結構進行了分析;利用X 射線光電子能譜(XPS)對輻照前后ITO 膜的成分進行了檢測分析。利用紫外/可見光/近紅外分光光度計和萬用表分別測試了輻照前后ITO 樣品的透過光譜和表面電阻。