Brevet FR3021332A1 — publié le 20151127

PROCEDE DE TRAITEMENT PAR UN FAISCEAU D'IONS D'UN GAZ MONO ET MULTICHARGÉS POUR PRODUIRE DES MATERIAUX EN SAPHIR SYNTHÉTIQUE ANTIREFLET L'invention a pour objet un procédé de traitement d'un matériau en saphir synthétique par un faisceau d'ions d'un gaz mono et multichargés; ce procédé vise à réduire la réflexion et à améliorer la transmission de la lumière dans le spectre des longueurs d'onde du domaine visible sur une longue durée. Le procédé de l'invention s'applique notamment sur la surface d'un verre de montre en saphir synthétique de manière à ce que ladite surface acquière des propriétés antireflets caractérisées par une transmission de la lumière visible supérieure à 98%. Dans ces conditions la surface présente de bonnes propriétés antireflets dans le domaine visible. Les saphirs sont constitués de cristaux d'oxyde d'aluminium (A1203) contenant des impuretés (oxydes) en traces qui leur donnent leur couleur (titane et fer pour 20 le bleu, vanadium pour le violet, chrome pour le rose, fer pour le jaune et le vert). La couleur est due à l'apparition de niveaux énergétiques à l'intérieur de la bande interdite du corindon, du fait de la présence d'impuretés. Ces niveaux modifient les spectres d'émission et 25 d'absorption du matériau et donc sa couleur. Le saphir peut être traité thermiquement ; les pierres, trop claires, trop sombres ou avec beaucoup d'inclusions, sont chauffées. Ce processus permet de rehausser couleur et clarté en dissolvant les éléments présents à l'état de 30 traces dans la pierre. Depuis le début du XIX' siècle, on sait fabriquer en laboratoire des saphirs synthétiques et des rubis synthétiques, dont la composition chimique et les propriétés 302 13 32 2 physiques sont les mêmes que celles des pierres naturelles. On peut cependant détecter ces pierres synthétiques par leurs lignes de cristallisation généralement incurvées, du moins pour les productions les plus anciennes. 5 Pour sa propriété de forte résistance aux rayures, le saphir synthétique est utilisé comme verre de montre ou lentille de caméra, notamment dans les smartphones. La fabrication de saphir synthétique est aujourd'hui au stade industriel. 10 Il est bien connu qu'une surface en saphir synthétique réfléchit environ 15,5% de la lumière incidente, réduisant la lecture d'une montre, d'un écran plat d'ordinateur ou de téléphone mobile. Cette réflexion de la lumière sur une surface en saphir 15 synthétique s'explique plus généralement par les relations de Fresnel qui donnent pour un rayon lumineux traversant un dioptre sous un angle d'incidence de 90°, les coefficients de réflexion (R) et de transmission (T) suivants : R = ((n2-n1)/(n2+n1)) 2 ; T = 4 nl*n2/(n2+n1)2 Ou n1 et n2 sont les indices de réflexion des milieux séparés par le dioptre. On constate que R+T = 1 (conservation de l'énergie) Pour de l'air (n1= 1) et du saphir synthétique (n2 = 1,76) on obtient avec ces formules, R = 0,0758, T = 1-R = 25 0,9242 (seulement 7,6% est réfléchi alors que 92,4% est transmis). Pour une lame de saphir synthétique constituée de deux faces, on a une perte qui est deux fois supérieure, 2 x 7,6% = 15,2%. Cette forte réflexion rend malaisée la lecture des 30 composants d'une montre (aiguilles, calendrier, décors...) situés sous le verre de montre. Il existe des procédés antireflets consistant en des dépôts à base d'oxyde métallique dont la mise en oeuvre est relativement complexe et coûteuse. Par exemple pour des verres de montres, on citera le procédé consistant à déposer 5 sous vide (10-5 torr) des couches minces d'oxydes métalliques avec une précision de l'ordre de l'angstrôm. Dans des enceintes hors poussières les verres de montres sont d'abord nettoyés dans des chaînes de lavage puis séchés aux ultrasons. Elles sont montées dans des supports qui 10 entreront dans des cloches de traitement. Le vide est fait dans les cloches afin d'obtenir l'évaporation (sublimation) de l'oxyde à moins haute température. L'évaporation peut se faire par effet joule en chauffant l'oxyde ou à l'aide d'un canon à électrons. Il faut parfaitement contrôler la qualité 15 et la mesure du vide, la vitesse d'évaporation et les épaisseurs de couches déposées. Ces épaisseurs doivent bien sûr être uniformes. Il existe d'autres types de dépôts PVD moins coûteux comme le fluorure de magnésium MgF2 (indice 1,38) et la cryolite Na3A1F6 (indice 1,35) dont les indices 20 de réfraction se rapprochent de l'indice idéal (égale à 1,33) sans toutefois atteindre les propriétés de résistances à la rayure comparable voire supérieure à celle du saphir synthétique comme peut le permettre le procédé de l'invention. Les dépôts PVD déposés sur le saphir 25 synthétique dans le but de lui apporter des propriétés antireflets peuvent se rayer voire s'écailler, réduisant ainsi à néant tout l'intérêt que l'on pouvait avoir initialement pour le saphir synthétique. On entend par « saphir synthétique» un matériau 30 transparent à la lumière visible. Le saphir synthétique est constitué d'oxyde de d'aluminium (A1203) . Du point de vue physique, le saphir synthétique est un matériau cristallin très dur (dureté égale à 9 sur l'échelle de Mohs) 302 13 32 4 appartenant à la famille des corindons, présentant un indice de réfraction très élevé égal à 1,76. De tout ce qui précéde, il résulte un besoin de méthode de traitement de surface de matériaux en saphir synthétique 5 pour apporter des propriétés antireflets sur une très longue durée, présentant des propriétés anti-rayures sensiblement comparable voire supérieures à celle du saphir synthétique d'origine, venant en substitution des dépôts PVD antireflets, de préférence selon des méthodes facilement 10 industrialisables, de manière à pouvoir offrir de tels matériaux en saphir synthétique en quantité significative et à des coûts raisonnables. L'invention a pour but d'offrir une méthode traitement de matériau en saphir synthétique peu onéreuse et permettant 15 de traiter des surfaces répondant aux besoins de nombreuses applications. Parmi ces applications on citera : les écrans tactiles, les verres de montres, les lentilles d'un dispositif optique. L'invention propose ainsi un procédé de traitement 20 antireflet durable dans le domaine visible d'un matériau en saphir synthétique consistant en un bombardement par faisceau d'ions d'un gaz mono et multichargés produits par une source à résonance cyclotronique électronique (RCE) où : - on choisit la dose d'ions d'un gaz mono et 25 multichargés implantés par unité de surface dans une plage comprise entre 1012 ions/cm2 et 1018 ions/cm2 de manière à obtenir une concentration atomique en ions d'un gaz mono et multichargés telle que l'indice de réfraction n de la couche implantée est approximativement égale à (nl*n2)1/2 ou ni est 30 l'indice de l'air et n2 l'indice du saphir synthétique; - on choisit la tension d'accélération dans une plage comprise entre 5kV et 1000 kV de manière à obtenir une épaisseur implantée e égal à p*À/4*n ou e est l'épaisseur 302 13 32 implantée correspondant à une zone d'implantation ou la concentration atomique en ions d'un gaz mono et multichargés implantés est supérieure ou égale à 1%, où p un nombre entier, À la longueur d'onde incidente et n l'indice de la 5 couche implantée. Les inventeurs ont pu constater qu'un procédé de traitement antireflet durable dans le domaine visible comprenant un bombardement par faisceau d'ions d'un gaz mono et multichargés produits par une source à résonance cyclotronique électronique (RCE) est plus efficace qu'un procédé comprenant un bombardement par faisceau d'ions d'un gaz mono chargés. Selon un mode de réalisation, le faisceau d'ions d'un gaz mono et multichargés comprend 10% d'ions multichargés ou 15 plus de 10% d'ions multichargés. Selon un mode de réalisation, les ions d'un gaz mono et multichargés du faisceau d'ions sont sélectionnés parmi les ions des éléments de la liste des gaz dits « nobles », constituée de l'hélium (He), du néon (Ne), de l'argon (Ar), 20 du krypton(Kr) et du Xénon (Xe); Selon un autre mode de réalisation, les ions d'un gaz mono et multichargés du faisceau d'ions sont sélectionnés parmi les ions des gaz de la liste constituée de l'azote (N2) et l'oxygène (02). 25 On choisit la dose d'ions d'un gaz mono et multichargés implantés par unité de surface dans une plage comprise entre 1012 ions/ cm2 et 1018 ions/cm2 de manière à obtenir une concentration atomique en ions d'un gaz mono et multichargés telle que l'indice de réfraction n de la couche implantée 30 est approximativement égale à (nl*n2)1/2 où n1 est l'indice de l'air et n2 l'indice du saphir synthétique; on obtient une diminution de l'indice de réfraction de la couche implantée vers une valeur sensiblement égale à la racine 302 13 32 6 carrée du produit des indices des milieux séparés par le dioptre. Ceci se traduit par la formule suivante : n = (nl*n2)1/2 ou ni est l'indice de l'air (nl =1) et n2 l'indice du saphir synthétique ; dans le cas d'un saphir synthétique 5 (n2 = 1,76), l'indice (n) de la couche implantée doit être sensiblement égal à 1,32. Selon un mode de réalisation, le procédé de l'invention préconise d'atteindre une concentration atomique maximale d'environ 10% en gaz pour obtenir un indice de réfraction 10 (n) très proche de (n1*n2)1/2. On choisit donc la tension d'accélération des ions d'un gaz mono et multichargés dans une plage comprise 5 KV (kilovolts) et 1000 KV (kilovolts) de manière à obtenir une épaisseur implantée correspondant à un multiple entier de la 15 longueur d'onde incidente divisée par 4 fois l'indice de réfraction de la couche implantée. Dans tout ce qui suit, on appelle épaisseur implantée la zone d'implantation où la concentration atomique en ions est supérieure ou égale à 1%. Cela se traduit par la formule suivante : 20 e = p*À/4*n ou e est l'épaisseur implantée ou, p un nombre entier, À la longueur d'onde incidente et n l'indice de la couche implantée (égale à (nl*n2)1/2). Pour une onde monochromatique jaune qui est représentative du domaine visible (longueur d'onde égale à 25 560 nm), l'épaisseur implantée doit être approximativement égale à p*(560/4*1,32) ou p est un nombre entier, autrement dit à p*100 nm. Pour p = 1, l'épaisseur implantée est égale à 100 nm, pour p = 2 l'épaisseur implantée est égale à 200 nm. 30 Le traitement préconisé par le procédé de l'invention conduit à une réduction d'au moins 50% du coefficient de réflexion voire d'au moins 90% de l'onde incidente. En 302 13 32 7 effet, en se plaçant dans les conditions du procédé de l'invention ou n1=1 (air) et n = (n2)1/2 et en calculant le coefficient de réflexion minimal Rm avec la formule suivante Rm = (n2-n2)2/(n2+n2)2, on peut s'attendre par 5 ajustement des paramètres à ce que Rm tende plutôt vers la valeur idéale de 0, autrement dit aucune réflexion. A titre comparatif, un dépôt de fluorure de magnésium (MgF2) a un indice de 1,35 (légèrement supérieur à 1,24). Un traitement anti-réfléchissant par dépôt de MgF2 abaisse le 10 coefficient de réflexion de 7,5% à 2,1%, soit une réduction du coefficient de réflexion de 70%. Selon un mode de réalisation, le matériau en saphir synthétique est traité par des ions d'un gaz mono et multichargés dits « nobles » lourds appartenant à la liste 15 des éléments constituée de l'hélium (He), du néon (Ne) de l'argon (Ar), du krypton (Kr), du xénon (Xe). Ce traitement a pour fonction de créer une zone où les ions d'un gaz mono et multichargés nobles ont pour effet de créer une diminution de la densité du saphir synthétique. Cette couche 20 est caractérisée par un indice de réfraction inférieur à celui du saphir synthétique sain sous-jacent. Le choix des ions d'un gaz mono et multichargés et des conditions de bombardement de ces ions d'un gaz mono et multichargés selon l'invention permet d'obtenir 25 avantageusement une diminution de l'indice de réfraction du matériau en saphir synthétique se traduisant par une réduction du coefficient de réflexion et une augmentation du coefficient de transmission. Ces propriétés sont très importantes pour améliorer le confort de lecture d'une 30 montre, pour réduire les reflets sur un écran plat tactile. Les inventeurs ont pu constater que les plages choisies selon l'invention de tension d'accélération et de dose d'ions d'un gaz mono et multichargés par unité de surface 302 13 32 8 permettent de sélectionner des conditions expérimentales où la réduction des reflets (donc du coefficient de réflexion), est possible grâce à un bombardement ionique d'ions d'un gaz mono et multichargés. 5 En outre, ils ont pu constater que le procédé selon l'invention permet d'augmenter la ténacité superficielle du saphir synthétique traité en observant l'empreinte laissée par un diamant à une charge donnée sur un saphir synthétique de référence et un saphir synthétique traité. L'empreinte 10 laissée sur le saphir synthétique traité a une forme de losange aux contours parfaitement dessinés tandis que l'empreinte laissée sur le saphir synthétique de référence présente par endroit des éclats qui diffractent la lumière. Après traitement le saphir a une meilleure ténacité 15 superficielle, autrement dit une meilleure résistance à la rayure. Le choix de la dose d'ions d'un gaz mono et multichargés par unité de surface dans la plage de dose selon l'invention peut résulter d'une étape préalable 20 d'étalonnage où on bombarde avec un des ions d'un gaz mono et multichargés, par exemple parmi He, Ne, Ar, Kr, Xe, N2, 02, un échantillon constitué du matériau en saphir synthétique envisagé. Le bombardement de ce matériau en saphir synthétique peut s'effectuer dans différentes zones 25 du matériau avec une pluralité de doses d'ions d'un gaz mono et multichargés, dans la plage selon l'invention. On observe ensuite les zones traitées de manière à choisir une dose adéquate en fonction de l'observation plus ou moins importante des reflets sur la surface traitée. 30 L'observation des zones traitées ainsi peut s'effectuer par des techniques d'observation simples, telles qu'une observation à l'oeil nu sous un angle d'incidence de 10° 302 13 32 9 d'une lumière réfléchie (par exemple tube de néon) ou de techniques plus complexes comme l'interférométrie. Sans vouloir être lié par une quelconque théorie scientifique, on peut penser que ce phénomène de réduction 5 de l'indice de réfraction de l'épaisseur implantée peut s'expliquer par la création et l'agglomération de lacunes, voire la formation de nanocavités remplies de gaz dont l'indice de réfraction est très proche de 1. En effet ces ions d'un gaz mono et multichargés sont dissous dans le 10 saphir synthétique en deçà d'un certain seuil de concentration atomique (que l'on estime en deçà de 1%). Dès que ce seuil de concentration est dépassé, des nanocavités remplies de gaz se forment, contribuant à l'abaissement de l'indice de la couche implantée. Il est également possible que le bombardement ionique détruise l'ordre cristallographique régulier du saphir (amorphisation), réduisent la permittivité diélectrique de la couche implantée qui est en rapport avec l'indice de réfraction. Selon différents modes de réalisation, qui peuvent être 20 combinés : - la dose d'ions d'un gaz mono et multichargés par unité de surface est supérieure ou égale à 1015 ions/cm2, par exemple supérieure ou égale à 1016 ions/cm2; - la tension d'accélération des ions d'un gaz mono et 25 multichargés est comprise entre 5 kV et 200 kV ; - le faisceau d'ions d'un gaz mono et multichargés comprend 10% d'ions multichargés ou plus de 10% d'ions multichargés ; - la tension d'accélération est choisie pour obtenir 30 une épaisseur implantée égale à p* 100 nm où p est un nombre entier ; - la dose d'ions d'un gaz mono et multichargés implantée par unité de surface est choisie pour atteindre une concentration atomique en ions implantés égale à 10% avec une incertitude de (+/-) 5% ; selon un mode de 5 réalisation, le choix de la dose d'ions d'un gaz mono et multichargés implantés par unité de surface et le choix de la tension d'accélération s'effectuent par un calcul effectué préalablement permettant d'évaluer la dose d'ions d'un gaz mono et multichargés implantés par unité de surface 10 pour atteindre une concentration atomique en ions implantés égale à 10% avec une incertitude de (+/-) 5% à partir d'un profil d'implantation de l'ion choisi en fonction de la profondeur d'implantation - le matériau en saphir synthétique est mobile par 15 rapport au faisceau d'ions d'un gaz mono et multichargés à une vitesse, VD, comprise entre 0,1 mm/s et 1000 mm/s ; selon un mode de réalisation, une même zone du matériau en saphir synthétique est déplacée sous le faisceau d'ions d'un gaz mono et multichargés selon une pluralité, N, de passages 20 à la vitesse VD. Selon la présente invention, les ions d'un gaz mono et multichargés sont produits par une source à résonance cyclotronique électronique (RCE) qui a l'avantage d'être compacte et économe en énergie. 25 La présente invention vise également une pièce en saphir synthétique comprenant au moins une surface avec un ion implanté selon le procédé de traitement, selon l'un quelconque des modes de réalisation ci-dessus, où la réflexion d'une onde incidente dans le domaine visible est 30 réduite au moins de moitié. La présente invention vise également l'utilisation du procédé de traitement, selon l'une quelconque des modes de réalisation ci-dessus, pour traiter une pièce massive en saphir synthétique choisie parmi la liste constituée d'un écran tactile, d'un verre de montre, d'une lentille d'un dispositif optique. D'autres particularités et avantages de la présente 5 invention ressortiront dans la description ci-après d'exemples de réalisation non limitatifs, illustrés par les figures annexées, où : Les figures 1.a et 1.b décrivent la propagation d'une onde incidente sans et avec une couche antireflet ; 10 Les figures 2, 3 représentent des profils d'implantation de différents ions en fonction de la profondeur d'implantation. Selon des exemples de mise en oeuvre de la présente invention, des échantillons de matériau en saphir 15 synthétique ont fait l'objet d'études, avec des ions mono et multichargés Hélium pour certains échantillons, avec des ions mono et multichargés Argon pour d'autres échantillons. Ces ions d'un gaz mono et multichargés ont été émis par une source RCE. 20 Les inventeurs ont mené une première série d'essais avec : - Un faisceau d'ions mono et multichargés Helium d'une intensité de 1 mA comprenant des ions He+ et He2+; la tension d'accélération est de 35 kV ; 25 l'énergie de He+ est de 35 keV et celle de He2+ de 70 keV. Les doses de traitement sont égales à 1016, 5x1016 et 1017ions/cm2. - Un faisceau d'ions mono et multichargés d'argon d'une intensité de 1 mA comprend des ions Art, 30 Ar2+, Ar3+; la tension d'accélération est de 35 kV ; l'énergie de Ar+ est de 35 keV, celle de Ar2+ de 70 keV, celle de Ar3+ de 105 keV. Les doses de traitement sont égales à 1016, 5x1016 et 1017 ions/cm2. Les échantillons traités se déplacent par rapport au faisceau avec une vitesse de déplacement à 120 mm/s et avec un pas d'avancement latéral à chaque retour de 4 mm (10% du diamètre faisceau qui mesure 40 mm). Pour atteindre la dose nécessaire le traitement se fait en plusieurs passes. Les inventeurs ont effectués des essais qualitatifs en observant à l'oeil nu la réflexion de la lumière d'un tube néon, sur une surface traitée légèrement inclinée pour différentes doses. L'image réfléchie de ce tube néon à été observée sous un angle d'environ 10°. De ces essais qualitatifs, il ressort que la réflexion du néon en termes de contraste plus faible apparait autour 15 d'une dose de 5x1016 ions/cm2 pour l'argon et de 1017 ions/cm2 pour l'hélium. Les inventeurs ont pu également constater par des essais d'observation qualitative qu'il est (en comparaison avec les surfaces saphir synthétiques non traitées) plus 20 facile et confortable de voir l'image d'objet passant au travers de surfaces en saphir synthétique traitées selon le procédé de l'invention. Une étude menée sur un simulateur d'implantation d'ions multichargés s'appuyant sur des données semi-empiriques 25 développées par les inventeurs donne, dans les conditions de traitement précitées, les résultats suivants consignés dans le tableau 1 pour l'hélium (voir le profil d'implantation de la figure 2) et le tableau 2 pour l'argon (voir le profil d'implantation de la figure 3). 30 Dose Effet Concentration Epaisseur couche (1016 ions antireflet atomique He(%) implantée He/cm2) observable 1 non 0,8% 200 nm non 4% 200 nm oui 10% 200 nm Tableau 1 Dose Effet Concentration Epaisseur (1016 ions Ar/cm2) antireflet atomique Ar (%) implantée observable 1 non 2% 120 nm 5 oui 10% 120 nm 10 oui 18% 120 nm Tableau 2 5 Comme le préconise le procédé de l'invention, le réglage de la tension d'accélération des ions est calculé de manière à régler l'épaisseur implantée sur un multiple de 100 nm environ. On peut régler plus finement ces valeurs 10 extrapolées (tension d'accélération, dose) lors d'une phase d'ajustement expérimental utilisant des moyens interférométriques précis permettant d'évaluer la réduction optimale du coefficient de réflexion. La figure 1.a décrit comment une onde incidente (I) se 15 sépare lors du passage dans le dioptre en une onde transmise (T) et une onde fortement réfléchie (R) en trait plein. La figure 1.b décrit comment une couche antireflet(AR) créée par le procédé de l'invention renvoie faiblement l'onde réfléchie (R) en pointillé. La figure 2 représente le profil d'implantation d'ions Hélium correspondant à une dose de 1017 ions/cm2, obtenue avec un faisceau d'ions He+, He2+ une tension d'accélération de 35 kV. La distribution des ions He+/He2+ est 90%/10%. En 5 abscisse on trouve la profondeur d'implantation exprimée en angstroem, en ordonnée on trouve la concentration atomique en ions hélium implantés exprimée en %. La concentration atomique en ions hélium atteint environ 10% (+/-5%) sur une épaisseur implantée d'environ 200 nm (soit environ 2 fois 10 100 nm). L'épaisseur implantée correspond à la zone où la concentration atomique en ions hélium implantés est supérieure ou égale à 1%. Comme le confirme l'expérience, ces caractéristiques confèrent à la couche implantée des propriétés antireflets. 15 La figure 3 représente le profil d'implantation d'ions Argon correspondant à une dose de 5*1016 ions/cm2, obtenue avec un faisceau d'ions Ar+, Ar2+, Ar3+, une tension d'accélération de 35 kV. La distribution des ions Ar+/Ar2+/Ar3+ est 60%/30%/10%. En abscisse on trouve la 20 profondeur d'implantation exprimée en angstroem, en ordonnée on trouve la concentration atomique en ions hélium implantés exprimée en %. La concentration atomique en ions argon atteint environ 10% (+/-5%) sur une épaisseur implantée d'environ 120 nm (soit environs 1 fois 100 nm). L'épaisseur 25 implantée e correspond à la zone ou la concentration atomique en ions hélium implantés est supérieure ou égale à 1%. Comme le confirme l'expérience, ces caractéristiques confèrent à la couche implantée des caractéristiques antireflets. REVENDICATIONS1. Procédé de traitement antireflet durable dans le domaine visible d'un matériau en saphir synthétique caractérisé en ce qu'il consiste en un bombardement par faisceau d'ions d'un gaz mono et multichargés produits par une source à résonance cyclotronique électronique (RCE) où : on choisit la dose d'ions d'un gaz mono et multichargés implantés par unité de surface dans une plage comprise entre 1012 ions/cm2 et 1018 ions/cm2 de manière à obtenir une concentration atomique en ions d'un gaz mono et multichargés telle que l'indice de réfraction n de la couche implantée est approximativement égale à (nl*n2)1/2 ou n1 est l'indice de l'air et n2 l'indice du saphir synthétique; - on choisit la tension d'accélération dans une plage comprise entre 5kV et 1000 kV de manière à obtenir une épaisseur implantée e égal à p*À/4*n ou e est l'épaisseur implantée correspondant à une zone d'implantation ou la concentration atomique en ions d'un gaz mono et multichargés implantés est supérieure ou égale à 1%, où p un nombre entier, A la longueur d'onde incidente et n l'indice de la couche implantée. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que les ions d'un gaz mono et multichargés du faisceau d'ions sont sélectionnés parmi les ions des éléments de la liste constituée de l'hélium (He), du néon (Ne), de l'argon (Ar), du Krypton (Kr), du Xénon (Xe). 3. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que les ions d'un gaz mono et multichargés du faisceau 30 d'ions sont sélectionnés parmi les ions des gaz de la liste constituée de l'azote (N2) et l'oxygène (02). 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le faisceau d'ions d'un gaz mono et multichargés comprend 10% d'ions multichargés ou plus de 10% d'ions multichargés. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la tension d'accélération est choisie pour obtenir une épaisseur implantée égale à p* 100 nm où p est un nombre entier. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 précédentes caractérisé en ce que la dose d'ions d'un gaz mono et multichargés implantés par unité de surface est choisie pour atteindre une concentration atomique en ions implantés égale à 10% avec une incertitude de (+/-) 5%. 7. Procédé selon la revendication précédente 15 caractérisé en ce que le choix de la dose d'ions d'un gaz mono et multichargés implantés par unité de surface et le choix de la tension d'accélération s'effectuent par un calcul effectué préalablement permettant d'évaluer la dose d'ions d'un gaz mono et multichargés implantés par unité de 20 surface pour atteindre une concentration atomique en ions implantés égale à 10% avec une incertitude de (+/-) 5% à partir d'un profil d'implantation de l'ion choisi en fonction de la profondeur d'implantation. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 25 précédentes caractérisé en ce que le matériau en saphir synthétique est mobile par rapport au faisceau d'ions d'un gaz mono et multichargés à une vitesse, VD, comprise entre 0,1 mm/s et 1000 mm/s. 9. Procédé selon la revendication précédente 30 caractérisé en ce qu'une même zone du matériau en saphir synthétique est déplacée sous le faisceau d'ions d'un gazmono et multichargés selon une pluralité, N, de passages à la vitesse VD. 10. Pièce en saphir synthétique comprenant au moins une surface avec un ion implanté selon l'une quelconque des revendications précédente caractérisé en ce que la réflexion d'une onde incidente dans le domaine visible soit réduite au moins de moitié. 11. Utilisation du procédé de traitement selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 pour traiter une pièce massive en saphir synthétique choisie parmi la liste constituée d'un écran tactile, d'un verre de montre, d'une lentille d'un dispositif optique.