Fundamentals of sol-gel dip-coating

(Received 23 November 1993, revised 14 March 1994, accepted 29 March 1994)

Abstract
During the process of dip-coating, the substrate is withdrawn from the sol at a constant rate. After several seconds, the process becomes steady. The entrained film thins by evaporation of solvent and gravitational draining. Because the shape of the depositing film remains constant with respect to the reservoir surface, it is possible to use analytical methods such as ellipsometry and fluorescence spectroscopy to characterize the depositing film in situ. The microstructure and properties of the film depend on the size and structure of the inorganic sol species, the magnitude of the capillary pressure exerted during drying, and the relative rates of condensation and drying. By controlling these parameters, it is possible to vary the porosity of the film over a wide range.

Résumé
Pendant l'opération de " dip-coating ", le substrat est retiré du sol à vitesse constante. La couche s'amincit du fait de l'évaporation du solvant et de l'écoulement gravitationnel. Après plusieurs secondes, le processus atteint un régime stationnaire. Le profil du film déposé reste alors constant par rapport à la surface du sol. On peut le caractériser in situ par des méthodes optiques telles que l'ellipsométrie et la spectroscopie de fluorescence. La texture et les propriétés de la couche dépendent de la taille et de la structure (par exemple de la dimension fractale) des espèces en solution, de l'importance de la tension capillaire pendant le séchage, et des cinétiques de condensation. En contrôlant ces paramètres, on peut faire varier la porosité de la couche dans une large gamme.