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Erschienen in: Journal of Sol-Gel Science and Technology 2/2012

01.02.2012 | Original Paper

Aqueous dip-coating route to dense and porous silica thin films using silica nanocolloids with an aid of polyvinylpyrrolidone

verfasst von: Hiromitsu Kozuka, Akihiro Yamano, Masahiro Fujita, Hiroaki Uchiyama

Erschienen in: Journal of Sol-Gel Science and Technology | Ausgabe 2/2012

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Abstract

An aqueous dip-coating route without using volatile alcohols for preparing dense and porous silica thin films is presented. The films were prepared by dip-coating on Si(100) and silica glass substrates using aqueous suspension of 8–11 nm colloidal silica where no alcohols were added. The addition of polyvinylpyrrolidone (PVP) in the suspension greatly improved the wettability, allowing homogeneous films to be formed on the substrates while the substrates showed poor wettability without PVP. When the as-deposited films were fired at 500–1,000 °C, optically transparent porous films with smooth surface were obtained. The porous films had homogeneous distribution and packing of silica nanoparticles, refractive indices of 1.24–1.33, and pencil hardness lower than 6B. The porous films underwent significant densification by viscous sintering when fired at temperatures over 1,000 °C. The viscous sintering was accompanied by the progress of condensation reaction and by the structural relaxation of siloxane network, which was revealed in the infrared absorption spectra. The resulting dense films had optical transparency, smooth surface, pencil hardness over 9H and refractive indices close to that of silica glass.

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Literatur
1.
Zurück zum Zitat Mennig M, Schelle C, Duran A, Damborenea JJ, Guglielmi M, Brusatin G (1998) J Sol-Gel Sci Technol 13:717CrossRef Mennig M, Schelle C, Duran A, Damborenea JJ, Guglielmi M, Brusatin G (1998) J Sol-Gel Sci Technol 13:717CrossRef
2.
Zurück zum Zitat Atik M, Neto PD, Avaca LA, Aegerter MA, Zarzycki J (1995) J Mater Sci Lett 13:1081CrossRef Atik M, Neto PD, Avaca LA, Aegerter MA, Zarzycki J (1995) J Mater Sci Lett 13:1081CrossRef
3.
Zurück zum Zitat Thim GP, Oliveira MAS, Oliveira EDA (2000) J Non-Cryst Solids 273:124CrossRef Thim GP, Oliveira MAS, Oliveira EDA (2000) J Non-Cryst Solids 273:124CrossRef
4.
Zurück zum Zitat Bennett MJ, Tuson AT, Knights CF, Ayres CF (1998) Mater Sci Technol 5:841 Bennett MJ, Tuson AT, Knights CF, Ayres CF (1998) Mater Sci Technol 5:841
5.
Zurück zum Zitat Wang J, Wu G, Shen J, Yang T, Zhang Q, Zhou B, Deng Z (2000) J Sol-Gel Sci Technol 18:219CrossRef Wang J, Wu G, Shen J, Yang T, Zhang Q, Zhou B, Deng Z (2000) J Sol-Gel Sci Technol 18:219CrossRef
6.
Zurück zum Zitat Garzinodemo GA, Lama FL (1994) Surface & Coatings Technol 68:507–511CrossRef Garzinodemo GA, Lama FL (1994) Surface & Coatings Technol 68:507–511CrossRef
7.
Zurück zum Zitat Biswas PK, Devi PS, Chakraborty PK, Chatterjee A, Ganguli D, Kamath MP, Joshi AS (2003) J Mater Sci Lett 22:181CrossRef Biswas PK, Devi PS, Chakraborty PK, Chatterjee A, Ganguli D, Kamath MP, Joshi AS (2003) J Mater Sci Lett 22:181CrossRef
8.
Zurück zum Zitat Akamatsu Y, Makita K, Inaba H, Minami T (2001) J Ceram Soc Jpn 108:365CrossRef Akamatsu Y, Makita K, Inaba H, Minami T (2001) J Ceram Soc Jpn 108:365CrossRef
9.
Zurück zum Zitat Aegerter MA, Almeida R, Soutar A, Tadanaga K, Yang H, Watanabe T (2008) J Sol-Gel Sci Technol 47:203CrossRef Aegerter MA, Almeida R, Soutar A, Tadanaga K, Yang H, Watanabe T (2008) J Sol-Gel Sci Technol 47:203CrossRef
10.
Zurück zum Zitat Shen J, Zhang QY, Whang J, Yang TH, Deng ZS, Zhou B, Chen LY (2000) J Sol-Gel Sci Technol 19:271CrossRef Shen J, Zhang QY, Whang J, Yang TH, Deng ZS, Zhou B, Chen LY (2000) J Sol-Gel Sci Technol 19:271CrossRef
11.
12.
Zurück zum Zitat Wu GM, Shen J, Yang TH, Zhou B, Wang J (2003) J Mater Sci Technol 19:299CrossRef Wu GM, Shen J, Yang TH, Zhou B, Wang J (2003) J Mater Sci Technol 19:299CrossRef
14.
Zurück zum Zitat Makita K, Akamatsu Y, Takamatsu A, Yamazaki S, Abe Y (1997) J Sol-Gel Sci Technol 14:175CrossRef Makita K, Akamatsu Y, Takamatsu A, Yamazaki S, Abe Y (1997) J Sol-Gel Sci Technol 14:175CrossRef
16.
19.
Zurück zum Zitat Dislich H (1988) In: Klein LC (ed) Sol-gel technology for thin films, fibers, preforms, electronics and specialty shapes. Noyes Publications, Park Ridge Dislich H (1988) In: Klein LC (ed) Sol-gel technology for thin films, fibers, preforms, electronics and specialty shapes. Noyes Publications, Park Ridge
20.
Zurück zum Zitat Brinker CJ, Scherer GW (1990) Sol-Gel Science: The Physics and Chemistry of Sol-Gel Processing. Academic Press, Boston Brinker CJ, Scherer GW (1990) Sol-Gel Science: The Physics and Chemistry of Sol-Gel Processing. Academic Press, Boston
21.
Zurück zum Zitat Grosso D, Babonneau F, Albouy PA, Amenitsch H, Balkenende AR, Brunet-Bruneau A, Rivory J (2002) Chem Mater 14:931CrossRef Grosso D, Babonneau F, Albouy PA, Amenitsch H, Balkenende AR, Brunet-Bruneau A, Rivory J (2002) Chem Mater 14:931CrossRef
22.
23.
Zurück zum Zitat Homma T, Katoh T, Yamada Y, Murao Y (1993) J Electrochem Soc 140:2410CrossRef Homma T, Katoh T, Yamada Y, Murao Y (1993) J Electrochem Soc 140:2410CrossRef
24.
Zurück zum Zitat Sakai Y, Norimatsu H, Saito Y, Inomata H, Mizuno T (2001) Thin Solid Films 392:294CrossRef Sakai Y, Norimatsu H, Saito Y, Inomata H, Mizuno T (2001) Thin Solid Films 392:294CrossRef
25.
Zurück zum Zitat Chigane M, Ishikawa M, Izaki M (2004) Electrochem Solid-State Lett 5:D9CrossRef Chigane M, Ishikawa M, Izaki M (2004) Electrochem Solid-State Lett 5:D9CrossRef
26.
Zurück zum Zitat Gerrero-Gerrero NA, Mendoza-Lópes ML, Péres-Robles JF, Mansano-Ramires A, Vorob’ev YV, Péres-Bueno JJ (2009) Inorg Mater 45:450CrossRef Gerrero-Gerrero NA, Mendoza-Lópes ML, Péres-Robles JF, Mansano-Ramires A, Vorob’ev YV, Péres-Bueno JJ (2009) Inorg Mater 45:450CrossRef
29.
Zurück zum Zitat Kozuka H, Okamoto D, Nishikawa H, Doi K (2004) Trans Mater Res Soc Jpn 29:2239 Kozuka H, Okamoto D, Nishikawa H, Doi K (2004) Trans Mater Res Soc Jpn 29:2239
31.
Zurück zum Zitat Jia QX, Mccleskey TM, Burrell AK, Lin Y, Collis GE, Wang H, Li ADQ, Foltyn SR (2004) Nature Mater 3:529CrossRef Jia QX, Mccleskey TM, Burrell AK, Lin Y, Collis GE, Wang H, Li ADQ, Foltyn SR (2004) Nature Mater 3:529CrossRef
32.
33.
Zurück zum Zitat O’Neill F, Ross IN, Evans D, Langridge JUD, Bilan BS, Bond S (1987) Appl Opt 26:828CrossRef O’Neill F, Ross IN, Evans D, Langridge JUD, Bilan BS, Bond S (1987) Appl Opt 26:828CrossRef
35.
37.
Zurück zum Zitat Saegusa T, Chujo Y (1990) J Macromole Sci Chem A27:1603 Saegusa T, Chujo Y (1990) J Macromole Sci Chem A27:1603
38.
Zurück zum Zitat Riter E (1975) In: Hass G, Francombe MH, Hoffmann RW (eds) Physics of thin films, vol 8. Academic Press, New York Riter E (1975) In: Hass G, Francombe MH, Hoffmann RW (eds) Physics of thin films, vol 8. Academic Press, New York
40.
Zurück zum Zitat Almeida RM, Marques C (2005) In: Sakka S (ed) Handbook of Sol-Gel Science and Technology, Vol. II. Kluwer Academic Publishers, Boston Almeida RM, Marques C (2005) In: Sakka S (ed) Handbook of Sol-Gel Science and Technology, Vol. II. Kluwer Academic Publishers, Boston
44.
45.
Zurück zum Zitat Uchino T, Aboshi A, Kohara S, Ohishi Y, Sakashita M, Aoki K (2004) Phys Rev B 69:155409CrossRef Uchino T, Aboshi A, Kohara S, Ohishi Y, Sakashita M, Aoki K (2004) Phys Rev B 69:155409CrossRef
46.
Zurück zum Zitat Watanabe Y (1987) Gypsum & Lime, No. 211:46. [In Japanese] Watanabe Y (1987) Gypsum & Lime, No. 211:46. [In Japanese]
47.
Zurück zum Zitat Gallardo J, Duran A, Di Martino D, Almeida RM (2002) J Non-Cryst Solids 298:219CrossRef Gallardo J, Duran A, Di Martino D, Almeida RM (2002) J Non-Cryst Solids 298:219CrossRef
Metadaten
Titel
Aqueous dip-coating route to dense and porous silica thin films using silica nanocolloids with an aid of polyvinylpyrrolidone
verfasst von
Hiromitsu Kozuka
Akihiro Yamano
Masahiro Fujita
Hiroaki Uchiyama
Publikationsdatum
01.02.2012
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Sol-Gel Science and Technology / Ausgabe 2/2012
Print ISSN: 0928-0707
Elektronische ISSN: 1573-4846
DOI
https://doi.org/10.1007/s10971-011-2638-x

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