РЕГУЛИРУЮЩИЕ СОЛНЕЧНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ ПОКРЫТИЯ С ПРЕРЫВАЮЩИМСЯ СЛОЕМ МЕТАЛЛА
COATINGS WITH DISCONTINUOUS METAL LAYER, WHICH REGULATE SOLAR RADIATION

Перекрестная ссылка на родственные заявки
В этой заявке испрашивается приоритет по предварительной заявке на патент США, порядковый номер 61/318471, поданной 29 марта 2010, которая полностью включена в настоящее изобретение посредством ссылки.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение, главным образом, относится к покрытиям, регулирующим солнечное излучение, и в одном конкретном варианте осуществления к регулирующему солнечное излучение покрытию, обладающему повышенным поглощением и несимметричным коэффициентом отражения.
Уровень техники
Покрытия, регулирующие солнечное излучение, известны в области архитектурных и автомобильных светопроницаемых изделий. Указанные покрытия, регулирующие солнечное излучение, блокируют или фильтруют выбранный диапазон электромагнитного излучения, такой как диапазон солнечного инфракрасного или солнечного ультрафиолетового излучения, чтобы снизить количество солнечной энергии, поступающей в транспортное средство или здание. Указанное уменьшение пропускания солнечной энергии помогает снизить нагрузку на охлаждающие устройства транспортного средства или здания. Применительно к автомобилям обычно требуется чтобы светопроницаемое изделие (например, лобового стекла) имело относительно высокий коэффициент пропускания видимого света, например больше чем 70 процентов, чтобы обеспечить пассажирам видимость из транспортного средства. Применительно к архитектуре коэффициент пропускания видимого света может быть меньше. В некоторых строительных приложениях может быть желательным иметь отражающую наружную поверхность для того, чтобы снизить видимость внутри здания с целью сохранения максимально возможной неприкосновенности частной жизни, в то время как еще обеспечивается поступление видимого света внутрь здания, а также обеспечивается видимость рабочим внутри здания. Кроме того, обычно указанная светопроницаемость ослабляется или проводится термическая обработка для повышения безопасности.

В одном известном случае архитектурного светопроницаемого изделия, на термически закаленную стеклянную подложку наносят регулирующее солнечное излучение покрытие, которое содержит поглощающий материал, такой как материал из никель-хромового сплава (например, Inconel), с целью поглощения видимого света для затемнения окна. Указанное светопроницаемое изделие также включает относительно толстый непрерывный отражающий в инфракрасной области слой металла для отражения солнечной энергии, такой как солнечная инфракрасная энергия. Однако проблема указанного известного светопроницаемого изделия состоит в том, что необходимо нарезать стеклянную подложку, придав ей желательную форму, и подвергнуть отпуску до нанесения покрытия. Если покрытие наносится до термообработки стеклянной подложки путем отпуска, то полученное покрытие становится помутневшим в ходе высокотемпературной обработки, необходимой для процесса отпуска. Такое помутнение является эстетически нежелательным.
Было бы желательно иметь возможность наносить покрытие, регулирующее солнечное излучение, на листы стекла, не подвергавшиеся отпуску, и транспортировать листы стекла изготовителю, который затем может нарезать листы желательного размера для конкретной работы, и затем подвергать отпуску или термической обработке нарезанные листы без вредного воздействия на эстетические свойства или характеристики контроля солнечного излучение для полученного светопроницаемого изделия.
Краткое изложение изобретения
В одном широком замысле изобретения покрытие согласно изобретению включает в себя один или несколько отражающих инфракрасное излучение непрерывных слоев металла в сочетании с субкритическим (то есть прерывающимся) слоем металла. Прерывающийся слой металла увеличивает поглощение видимого света покрытием и, в сочетании со слоями диэлектрика соответствующей толщины, также может обеспечить изделию с покрытием несимметричный коэффициент отражения.
Покрытие изобретения содержит множество металлических слоев, чередующихся с множеством слоев диэлектрика и, по меньшей мере, с одним из металлических слоев, содержащих субкритический металлический слой, имеющий прерывающиеся области металла.
Изделие с покрытием содержит подложку и пакет покрытия сверху, по меньшей мере, части подложки. Пакет покрытия содержит множество металлических слоев и множество слоев диэлектрика, где, по меньшей мере, один из металлических слоев содержит субкритический металлический слой, имеющий прерывающиеся области металла.
Другое изделие с покрытием содержит стеклянную подложку и покрытие, образовавшееся, по меньшей мере, на части стеклянной подложки. Указанное покрытие содержит первый диэлектрический слой, образовавшийся, по меньшей мере, сверху части стеклянной подложки; непрерывный металлический слой, образовавшийся, по меньшей мере, сверху части первого диэлектрического слоя; второй диэлектрический слой, образовавшийся, по меньшей мере, сверху части первого металлического слоя; субкритический металлический слой, образовавшийся, по меньшей мере, сверху второго диэлектрического слоя, таким образом, чтобы субкритический металлический слой образовал прерывающиеся области металла; третий диэлектрический слой образовавшийся, по меньшей мере, сверху части субкритического металлического слоя; третий непрерывный слой металла, образовавшийся, по меньшей мере, сверху части третьего диэлектрического слоя; третий диэлектрический слой, образовавшийся, по меньшей мере, сверху части третьего слоя металла; и защитный слой, образовавшийся, по меньшей мере, сверху части третьего металлического слоя.
Кроме того, изделие с покрытием содержит подложку и покрытие, которое включает в себя первый диэлектрический слой, образовавшийся, по меньшей мере, сверху части подложки; первый металлический слой, образовавшийся, по меньшей мере, сверху части первого диэлектрического слоя; второй диэлектрический слой, образовавшийся, по меньшей мере, сверху части первого металлического слоя; второй металлический слой, образовавшийся, по меньшей мере, сверху части второго диэлектрического слоя; и третий диэлектрический слой, образовавшийся, по меньшей мере, сверху части второго металлического слоя. По меньшей мере, один из металлических слоев представляет собой субкритический металлический слой, имеющий прерывающиеся области металла.
Дополнительное изделие с покрытием содержит подложку и пакет покрытия, по меньшей мере, сверху части подложки. Пакет покрытия содержит первый диэлектрический слой; по меньшей мере, один прерывающийся металлический слой сверху первого диэлектрического слоя; и второй диэлектрический слой поверх прерывающегося металлического слоя. Дополнительно изделие с покрытием содержит подложку и покрытие, образовавшееся, по меньшей мере, сверху части подложки. Это покрытие включает в себя первый диэлектрический слой, образовавшийся, по меньшей мере, сверху части подложки и содержащий слой оксида цинка сверху слоя станната цинка; первый, непрерывный слой металлического серебра, содержащий серебро сверху первого диэлектрического слоя; первый слой грунтовки сверху первого непрерывного слоя металлического серебра, причем первый слой грунтовки содержит титан; второй диэлектрический слой сверху первого слоя грунтовки, содержащий слой станната цинка поверх слоя оксида цинка; второй прерывающийся слой металлического серебра сверху второго диэлектрического слоя; второй слой грунтовки сверху второго прерывающегося слоя металлического серебра, содержащий никель-хромовый сплав; третий диэлектрический слой сверху второго слоя грунтовки, содержащий слой оксида цинка, слой станната цинка и другой слой оксида цинка; третий непрерывный слой металлического серебра сверху третьего диэлектрического слоя; третий слой грунтовки, содержащий титан сверху третьего непрерывного слоя металлического серебра; четвертый диэлектрический слой, содержащий слой станната цинка сверху слоя оксида цинка, поверх третьего слоя грунтовки; и защитное покрытие, содержащее диоксид титана сверху четвертого диэлектрического покрытия.
Архитектурное светопроницаемое изделие изобретения включает подложку, имеющую первый диэлектрический слой, образовавшийся, по меньшей мере, сверху части подложки. Непрерывный металлический слой образуется, по меньшей мере, сверху части первого диэлектрического слоя. Второй диэлектрический слой образуется, по меньшей мере, сверху части первого металлического слоя. Субкритический металлический слой образуется, по меньшей мере, сверху части второго диэлектрического слоя, таким образом, чтобы субкритический металлический слой образовал прерывающиеся области металла. Третий диэлектрический слой образуется, по меньшей мере, сверху части субкритического металлического слоя. Металлы непрерывного металлического слоя и субкритического металлического слоя могут быть одинаковыми или различными металлами.
Другое архитектурное светопроницаемое изделие изобретения включает в себя стеклянную подложку с первым диэлектрическим слоем, образовавшимся, по меньшей мере, сверху части стеклянной подложки. Непрерывный первый металлический слой образуется, по меньшей мере, сверху части первого диэлектрического слоя. Второй диэлектрический слой образуется, по меньшей мере, сверху части первого металлического слоя. Второй слой металла (субкритический металлический слой) образуется, по меньшей мере, сверху части второго диэлектрического слоя таким образом, чтобы субкритический металлический слой образовал прерывающиеся области металла. Третий диэлектрический слой образуется, по меньшей мере, сверху части субкритического металлического слоя. Непрерывный третий слой металла образуется, по меньшей мере, сверху части третьего диэлектрического слой. Защитный слой образуется, по меньшей мере, сверху части третьего металлического слоя. Металлы непрерывного металлического слоя и субкритического металлического слоя могут быть одинаковыми или различными металлами. Четвертый диэлектрический слой образуется, по меньшей мере, сверху части третьего металлического слоя, под защитным слоем.
Дополнительное архитектурное светопроницаемое изделие содержит подложку с первым диэлектрическим слоем, образовавшимся, по меньшей мере, сверху части подложки. Непрерывный первый слой металла образуется, по меньшей мере, сверху части первого диэлектрического слоя. Поглощающий слой образуется, по меньшей мере, сверху части первого слоя металла. Указанный поглощающий слой включает в себя первую пленку нитрида кремния, слой металла, образовавшийся, по меньшей мере, сверху части первой пленки нитрида кремния, и вторую пленку нитрида кремния, образовавшуюся сверху слоя металла.
Другое архитектурное светопроницаемое изделие содержит стеклянную подложку с первым диэлектрическим слоем, образовавшимся, по меньшей мере, сверху части стеклянной подложки. Непрерывный первый слой металла образуется, по меньшей мере, сверху части первого диэлектрического слоя. Первый слой грунтовки образуется, по меньшей мере, сверху части первого слоя металла. Указанный первый слой грунтовки содержит многопленочный слой. Второй диэлектрический слой образуется сверху первого слоя грунтовки. Второй непрерывный слой металла образуется сверху второго диэлектрического слоя. Второй слой грунтовки образуется сверху второго слоя металла. Второй слой грунтовки содержит многопленочный слой. Первый и второй слои грунтовки могут содержать слой никель-хромового сплава (такого как Инконель) и слой металла, такого как титан.
Краткое описание чертежей
Изобретение будет описано со ссылкой на следующие чертежи, в которых везде одинаковыми номерами позиций обозначены аналогичные детали.
Фигура 1 является видом сбоку (не в масштабе) изолированного стеклянного блока (ИСБ), имеющего покрытие изобретения;
фигура 2 является видом сбоку (не в масштабе) покрытия, включающего признаки изобретения;
фигура 3 является видом сбоку в разрезе (не в масштабе) субкритического слоя металла с грунтовочным слоем;
фигура 4 является видом сбоку (не в масштабе) другого покрытия, включающего признаки изобретения;
фигура 5 является видом сбоку (не в масштабе) дополнительного покрытия, включающего признаки изобретения;
фигура 6 является видом сбоку (не в масштабе) еще одного дополнительного покрытия, включающего признаки изобретения; и
фигура 7 является видом сбоку в разрезе (не в масштабе) дополнительного покрытия изобретения.
Описание предпочтительных вариантов изобретения
Используемые в изобретении термины пространства или направления, такие как "левый", "правый", "внутренний", "внешний", "выше", "ниже" и тому подобное, означают положения, которые показаны на чертежах. Однако следует понимать, что в изобретении могут быть приняты различные альтернативные ориентации, и поэтому указанные термины не следует считать ограничивающими. Кроме того, все указанные в изобретении числа, выражающие размеры, физические характеристики, параметры обработки, количество компонентов, условия процесса и тому подобное, используемые в описании и формуле изобретения, во всех случаях следует интерпретировать как модифицированные термином "приблизительно". Поэтому, если не указано обратное, численные значения, приведенные в следующем описании и формуле изобретения, могут изменяться в зависимости от желательных свойств, которые стремятся получить с использованием настоящего изобретения. Как минимум, и, не пытаясь ограничить изобретение теорией эквивалентов для объема притязаний, каждое численное значение необходимо рассматривать в свете количества приведенных значимых цифр и с использованием обычной методики округления. Более того, все указанные в изобретении диапазоны следует понимать как включающие начальное и конечное значения диапазона и любые, и все поддиапазоны, отнесенные к указанной группе. Например, указанный диапазон от "1 до 10" следует рассматривать, как включающий любые и все поддиапазоны между (и включительно) минимальным значением 1 и максимальным значением 10; то есть все поддиапазоны начиная с минимального значения 1 или больше и заканчивая максимальным значением 10 или меньше, например, от 1 до 3,3, от 4,7 до 7,5, от 5,5 до 10, и тому подобное. Кроме того, указанные в изобретении термины "образованный сверху", "осажденный сверху" или "полученный сверху" означают образован, осажден или получен на поверхности, но необязательно в контакте с поверхностью. Например, покрывающий слой, "образовавшийся сверху" подложки, не исключает наличия одного или нескольких других покрывающих слоев или пленок одинакового или различного состава, расположенных между образовавшимся покрывающим слоем и подложкой. Использованные в изобретении термины "полимер" или "полимерный" включают в себя олигомеры, гомополимеры, сополимеры и тройные полимеры, например полимеры, образовавшиеся из двух или более типов мономеров или полимеров. Термины "видимая область" или "видимый свет" относятся к электромагнитному излучению, имеющему длину волны в диапазоне от 380 нм до 800 нм. Термины "инфракрасный диапазон" или "инфракрасное излучение" относятся к электромагнитному излучению, имеющему длину волны в диапазоне больше чем от 800 нм до 100000 нм. Термины "ультрафиолетовая область" или "ультрафиолетовое излучение" означает электромагнитную энергию, соответствующую длине волны в диапазоне от 300 нм до меньше чем 380 нм. Кроме того, все ссылки на документы, такие как опубликованные патенты и патентные заявки (без ограничения указанным), следует рассматривать как "полностью включенные в изобретение посредством ссылки". Использованный в изобретении термин "пленка" относится к области покрытия, желательной или выбранной покрывающей композицией. "Слой" может включать одну или несколько "пленок", а "покрытие" или "пакет покрытия" может содержать один или несколько "слоев". Термин "несимметричная отражательная способность" означает, что коэффициент отражения видимого света с одной стороны покрытия отличается от коэффициента отражения с противоположной стороны покрытия. Термин "критическая толщина" означает толщину, выше которой покрывающий материал образует непрерывный, сплошной слой, и ниже которой покрывающий материал образует скорее прерывающиеся области или островки покрывающего материала, чем непрерывный слой. Термин "субкритическая толщина" означает толщину меньше критической толщины, так что покрывающий материал образует изолированные, не связанные области покрывающего материала. Термин "островковый" означает, что покрывающий материал не образует непрерывного слоя, а скорее указанный материал осаждается с образованием изолированных областей или островков.
С целью последующего рассмотрения изобретение будет обсуждаться со ссылкой на использование с архитектурным светопроницаемым изделием, таким как изолированный стеклянный блок (ИСБ), без ограничения указанным. Использованный в изобретении термин "архитектурное светопроницаемое изделие" относится к любому светопроницаемому изделию, расположенному в здании, такому как окна и застекленные крыши, без ограничения указанным. Однако следует понимать, что изобретение не ограничивается применением таких архитектурных светопроницаемых изделий, но согласно изобретению светопроницаемые изделия могут быть использованы в любой желательной области, такой как (без ограничения указанным) пластиковые или не пластиковые бытовые и/или промышленные окна, изолированные стеклянные блоки, и/или светопроницаемые изделия для наземных, воздушных, космических, надводных и подводных транспортных средств. Поэтому следует понимать, что конкретно описанные варианты осуществления приведены просто для объяснения общей концепции изобретения, и что изобретение не ограничено указанными конкретными вариантами осуществления. Кроме того, хотя обычное "светопроницаемое изделие" может обладать достаточным пропусканием видимого света, так что материалы можно рассматривать сквозь светопроницаемое изделие, на практике изобретения "светопроницаемое изделие" не обязательно должно быть прозрачным для видимого света, но может быть полупрозрачным или светонепроницаемым (матовым).
На фигуре 1 показано не ограничивающее светопроницаемое изделие 10, включающее признаки изобретения. Светопроницаемое изделие 10 может обладать пропусканием и/или отражением любого желательного излучения - видимого света, инфракрасного или ультрафиолетового излучения. Например, светопроницаемое изделие 10 может иметь любую желательную степень пропускания видимого света, например, от больше чем 0% до 100%.
Характерное светопроницаемое изделие 10 на фигуре 1 находится в виде традиционного изолированного стеклянного блока и включает в себя первый слой 12 с первой основной поверхностью 14 (поверхность №1) и противоположной второй основной поверхностью 16 (поверхность №2). В показанном не ограничивающем варианте осуществления, первая основная поверхность 14 облицовывает внешнюю сторону здания, то есть является внешней основной поверхностью, а вторая основная поверхность 16 облицовывает интерьер здания. Светопроницаемое изделие 10 также включает в себя второй слой 18, имеющий внешнюю (первую) основную поверхность 20 (поверхность №3) и внутреннюю (вторую) основную поверхность 22 (поверхность №4), причем расположен с промежутком от первого слоя 12. Указанная нумерация слоев поверхности находится в соответствии с традиционной практикой в области техники расположения окон. Первый и второй слои 12, 18 могут объединяться вместе любым подходящим способом, таким как адгезионное связывание в традиционной распорке рамы 24. Между двумя слоями 12, 18 образуется промежуток или камера 26. Камера 26 может быть заполнена выбранной атмосферой, такой как воздух, или не реагирующим газом, таким как аргон или криптон. Покрытие 30, регулирующее солнечное излучение (или любые другие покрытия, описанные ниже), образуется, по меньшей мере, сверху части одного из слоев 12, 18, такое как сверху, по меньшей мере, части №2 поверхности 16 или, по меньшей мере, части №3 поверхности 20 (без ограничения указанным). Хотя по желанию покрытие также может находиться на поверхности №1 или поверхности №4. Примеры изолированных стеклянных блоков имеются, например, в патентах США №№ 4193236; 4464874; 5088258;и 5106663.
В широкой практике изобретения слои 12, 18 светопроницаемого изделия 10 могут быть выполнены из одинаковых или различных материалов. Слои 12, 18 могут включать любой желательный материал, имеющий любые желательные характеристики. Например, один или несколько слоев 12, 18 могут быть прозрачными или просвечивающими для видимого света. Термин "прозрачный" означает, что имеется пропускание видимого света больше чем 0% и до 100%. Альтернативно, один или несколько слоев 12, 18 могут быть просвечивающими. Термин "просвечивающий" означает, что допускается сквозное пропускание электромагнитной энергии (например, видимого света), но указанная энергия рассеивается таким образом, что предметы на стороне, противоположной наблюдателю, видны не ясно. Примеры подходящих материалов включают (без ограничения указанным) пластические вещества (такие как акриловые полимеры, такие как полиакрилаты; полиалкилметакрилаты, такие как полиметилметакрилаты, полиэтилметакрилаты, полипропилметакрилаты, и тому подобное; полиуретаны; поликарбонаты; полиалкилтерефталаты, такие как полиэтилентерефталат (ПЭТ), полипропилентерефталаты, полибутилентерефталаты и тому подобное; полимеры, содержащие полисилоксаны; или сополимеры любых мономеров для получения указанных материалов, или их любые смеси); керамические подложки; стеклянные подложки; или смеси или комбинации любых из указанных выше материалов. Например, один или несколько слоев 12, 18 могут включать традиционное натрий-кальций-силикатное стекло, боросиликатное стекло или свинцовое стекло. Стекло может быть бесцветным стеклом. Термин "бесцветное стекло" означает бесцветное или не окрашенное стекло. Альтернативно, стекло может быть цветным или иначе окрашенным стеклом. Стекло может быть отожженным или термообработанным стеклом. Использованный в изобретении термин "термообработанное" означает, что стекло подвергается отпуску или, по меньшей мере, подвергается частичному отпуску. Стекло может быть любого типа, такое как традиционное полированное листовое стекло, и может иметь любой состав, может иметь любые оптические свойства, например любое значение видимого пропускания, ультрафиолетового пропускания, инфракрасного пропускания, и/или пропускания всей солнечной энергии. Термин "полированное листовое стекло" означает стекло, образовавшееся в результате традиционного флоат-процесса, в котором расплавленное стекло осаждается в ванне расплавленного металла и контролируемо охлаждается с образованием полированной узкой полосы листового стекла. Примеры способов получения полированного листового стекла раскрыты в патентах США №№4466562 и 4671155.
Каждый первый и второй слои 12, 18 могут быть, например, бесцветным полированным листовым стеклом или могут быть цветным или окрашенным стеклом, или один слой 12 или 18 может быть бесцветным стеклом, а другой слой 12 или 18 окрашенным стеклом. Примеры стекла, подходящего для первого слоя 12 и/или второго слоя 18, описаны в патентах США №№4746347; 4792536; 5030593; 5030594; 5240886; 5385872; и 5393593, однако они не ограничивают настоящее изобретение. Первый и второй слои 12, 18 могут иметь любые желательные размеры, например длину, ширину, форму или толщину. В одном типичном автомобильном светопроницаемом изделии, каждый первый и второй слои могут иметь толщину от 1 мм до 10 мм, например толщину от 1 мм до 8 мм, такую как от 2 мм до 8 мм, такую как от 3 мм до 7 мм, такую как от 5 мм до 7 мм, такую толщину как 6 мм. Не ограничивающие примеры стекла, которое может быть использовано при осуществлении изобретения, включают бесцветное стекло, Starphire, Solargreen, Solextra, GL-20, GL-35™, Solarbronze, стекло Solargray, стекло Pacifica, стекло SolarBlue и стекло Optiblue, все эти марки стекла промышленно доступны на фирме PPG Industries Inc. of Pittsburgh, шт. Пенсильвания.
Покрытие 30 изобретения, регулирующее солнечное излучение, осаждается, по меньшей мере, сверху части, по меньшей мере, одной основной поверхности одного из стеклянных слоев 12,18. В примере, показанном на фигуре 1, покрытие 30 образуется, по меньшей мере, сверху части внутренней поверхности 16 наружного стеклянного слоя 12. Использованный в изобретении термин "покрытие, регулирующее солнечное излучение" относится к покрытию, состоящему из одного или нескольких слоев или пленок, которое оказывает влияние на солнечные характеристики изделия с покрытием, такие как (без ограничения указанным) количество солнечного излучения, например видимого, инфракрасного или ультрафиолетового излучения, отраженного от, поглощенного или пропущенного сквозь изделие с покрытием; коэффициент экранирования; излучательная способность, и др. Покрытие 30, регулирующее солнечное излучение, может блокировать, поглощать или фильтровать выбранные участки солнечного спектра, такие как ИК, УФ и/или видимая область спектра, без ограничения указанным.
Регулирующее солнечное излучение покрытие 30 может быть осаждено любым традиционным способом, таким как традиционное химическое осаждение из паровой фазы (ХОПФ) и/или физическая конденсация из паровой фазы (ФКПФ) (без ограничения указанным). Пример процесса ХОПФ включает струйный пиролиз. Примеры процессов ФКПФ включают: испарение электронным пучком и вакуумное напыление (такое как осаждение паровой фазы с магнетронным распылением (ОПМР)). Кроме того, могут быть использованы другие способы покрытия, такие как, без ограничения указанным, зольгелиевое осаждение. В одном не ограничивающем варианте осуществления, покрытие 30 может быть осаждено методом ОПМР. Примеры устройств и способов для ОПМР покрытия будут вполне понятны обычным специалистам в этой области техники, и они описаны, например, в патентах США №№4379040; 4861669; 4898789; 4898790; 4900633; 4920006; 4938857; 5328768; и 5492750. Островковый слой металла
Характерное не ограничивающее покрытие 30, регулирующее солнечное излучение согласно изобретению, показано на фигуре 2. Указанное типичное покрытие 30 включает основной слой или первый диэлектрический слой 40, осажденный сверху, по меньшей мере, части основной поверхности подложки (например, №2 поверхности 16 первого слоя 12). Первый диэлектрический слой 40 может быть единственным слоем или он может содержать больше одной пленки противоотражающих материалов и/или диэлектрических материалов, таких как оксиды металлов, оксиды металлических сплавов, нитриды, оксинитриды или их смеси (без ограничения указанным). Первый диэлектрический слой 40 может быть прозрачным для видимого света. Примеры подходящих оксидов металлов для первого диэлектрического слоя 40 включают оксиды титана, гафния, циркония, ниобия, цинка, висмута, свинца, индия, олова, и их смеси. Указанные оксиды металлов могут содержать небольшое количество других материалов, таких как марганец в оксиде висмута, олова в оксиде индия и т.д. Кроме того, могут быть использованы оксиды металлических сплавов или смеси металлов, такие как оксиды, содержащие цинк и олово (например, станнат цинка, который определен ниже), оксиды индий-оловянных сплавов, нитрид кремния, кремний-алюминиевые нитриды или нитриды алюминия. Дополнительно, могут быть использованы примесные металлоксиды, такие как оксиды олова с примесями сурьмы или индия или оксиды кремния с примесями никеля или бора. Первый диэлектрический слой 40 может быть фактически однофазной пленкой, такой как оксидная пленка металлического сплава, например станнат цинка, или может быть смесью фаз, состоящей из оксидов цинка и олова или может содержать множество пленок.
Например, первый диэлектрический слой 40 (или однослойная пленка, или многослойная пленка) может иметь толщину в диапазоне от 100 Å до 600 Å, такую как 200 Å до 500 Å, такую как от 250 Å до 350 Å, такую как от 250 Å до 310 Å, такую как от 280 Å до 310 Å, такую как 300 Å до 330 Å, такую как от 310 Å до 330 Å.
2/3
1-X
2-X
2/3
1-X
2-X
2
4
Первый диэлектрический слой 40 может содержать многопленочную структуру, имеющую первую пленку 42, например оксидную пленку металлического сплава, осажденную сверху, по меньшей мере, части подложки (такой как внутренняя основная поверхность 16 первого слоя 12) и вторую пленку 44, например металлоксидную или смешанную оксидную пленку, осажденную сверху первой оксидной пленки металлического сплава 42. В одном не ограничивающем варианте осуществления, первой пленкой 42 может быть оксид сплава цинка/олова. Термин "оксид сплава цинка/олова" означает как истинные сплавы, так и смеси оксидов. Оксид сплава цинка/олова может быть получен путем вакуумного напыления с магнетронным распылением из цинкового и оловянного катода. Один не ограничивающий катод может содержать цинк и олово в соотношениях от 5 до 95 масс.% цинка и от 95 до 5 масс.% олова, таких как от 10 до 90 масс.% цинка и от 90 до 10 масс.% олова. Однако также могут быть использованы другие соотношения цинка к олову. Одним подходящим оксидом металлического сплава, который может присутствовать в первой пленке 42, является станнат цинка. Термин "станнат цинка" означает композицию ZnSnO (Формула 1), где "x" изменяется в диапазоне от больше чем 0 до меньше чем 1. Например, "x" может быть больше 0 и может быть любой частью или дробью между больше чем 0 и меньше чем 1. Например, когда x=2/3, формула 1 означает ZnSnO, которая более привычно записывается как "ZnSnO". Пленка, содержащая станнат цинка, имеет одну или несколько видов формулы 1 в большом числе пленок.
Вторая пленка 44 может быть металлоксидной пленкой, такой как оксид цинка. Пленка оксида цинка может быть осаждена из цинкового катода, который включает другие материалы, чтобы усовершенствовать характеристики распыления катода. Например, цинковый катод может включать небольшое количество (например, до 10 масс.%, такое как до 5 масс.%) олова с целью улучшения распыления. В указанном случае полученная пленка оксида цинка может включать небольшое количество оксида олова, например до 10 масс.% оксида олова, или например, до 5 масс.% оксида олова. Здесь покрывающий слой, осажденный из цинкового катода, имеющего до 10 масс.% олова (добавленного для усиления проводимости катода), называется "пленкой оксида цинка", даже если может присутствовать небольшое количество олова. Полагают, что небольшое количество олова в катоде (например, равное или меньше чем 10 масс.%, такое как равное или меньше чем 5 масс.%») образует оксид олова во второй пленке 44, преимущественно из оксида цинка.
Например, первая пленка 42 может быть из станната цинка, а вторая пленка 44 может быть оксидом цинка (например, от 90 масс.% оксида цинка и 10 масс.% оксида олова). Например, первая пленка 42 может содержать станнат цинка, имеющий толщину в диапазоне от 50 Å до 600 Å, такую как 50 Å до 500 Å, такую как 75 Å до 350 Å, такую как от 100 Å до 250 Å, такую как от 150 Å до 250 Å, такую как от 195 Å до 250 Å, такую как от 200 Å до 250 Å, такую как от 200 Å до 220 Å.
Вторая пленка 44 может содержать оксид цинка, имеющий толщину в диапазоне от 50 Å до 200 Å, такую как 75 Å до 200 Å, такую как от 100 Å до 150 Å, такую как от 100 Å до 110 Å.
Первый металлический слой 46, отражающий тепло и/или излучение, может быть осажден сверху первого диэлектрического слоя 40. Первый отражающий слой 46 может включать отражающий металл, такой как металлическое золото, медь, палладий, алюминий, серебро или их смеси, сплавы или комбинации (без ограничения указанным). В одном варианте осуществления, первый отражающий слой 46 содержит слой металлического серебра, имеющий толщину в диапазоне от 50 Å до 300 Å, например, от 50 Å до 250 Å, например, от 50 Å до 200 Å, такую как от 70 Å до 200 Å, такую как от 100 Å до 200 Å, такую как от 125 Å до 200А, такую как от 150 Å до 185 Å. Первый металлический слой 46 является непрерывным слоем. Термин "непрерывный слой" означает, что покрытие образует непрерывную пленку материала и области не изолированного покрытия.
Первый слой грунтовки 48 расположен сверху первого отражающего слоя 46. Первый слой грунтовки 48 может быть единственной пленкой или многослойной пленкой. Первый слой грунтовки 48 может включать материал, захватывающий кислород, который может быть израсходован в ходе процесса осаждения, чтобы предотвратить разрушение или окисление первого отражающего слоя 46 в ходе процесса распыления или последующих процессов нагревания. Первый слой грунтовки 48 также может поглощать, по меньшей мере, часть электромагнитного излучения, такого как видимый свет, проходящий сквозь покрытие 30. Примеры материалов, используемых для первого слоя грунтовки 48, включают титан, кремний, диоксид кремния, нитрид кремния, оксинитрид кремния, никель-хромовые сплавы (такие как Инконель), цирконий, алюминий, сплавы кремния и алюминия, сплавы, содержащие кобальт и хром (например, Stellite), и их смеси. Например, первый слой грунтовки 48 может быть из титана и может иметь толщину в диапазоне от 5 Å до 50 Å, например, от 10 Å до 40 Å, например, 20 Å до 40 Å, например, 20 Å до 35 Å.
2
4
Второй диэлектрический слой 50 расположен сверху первого отражающего слоя 46 (например, сверху первого слоя грунтовки 48). Второй диэлектрический слой 50 может содержать один или несколько металлоксидных пленок или пленок, содержащих оксид металлического сплава, такого что описан выше в связи с первым диэлектрическим слоем 40. Например, второй диэлектрический слой 50 может включать первую металлоксидную пленку 52, например пленку оксида цинка, осажденную сверху первого слоя грунтовки 48 и второй оксидной пленки металлического сплава 54, например пленки станната цинка (ZnSnO), осажденной сверху первой пленки оксида цинка 52. Сверху слоя станната цинка может быть осаждена необязательная оксидная пленка 56 третьего металла, например, другой слой оксида цинка.
Второй диэлектрический слой 50 может иметь общую толщину (например, толщину объединенных слоев) в диапазоне от 50 Å до 1000 Å, например, от 50 Å до 500 Å, например, от 100 Å до 370 Å, например, от 100 Å до 300 Å, например, от 100 Å до 200 Å, например, от 150 Å до 200 Å, например, от 180 Å до 190 Å.
Например, для многопленочного слоя, пленка оксида цинка 52 (и необязательная вторая пленка оксида цинка 56, если она присутствует) может иметь толщину в диапазоне от 10 Å до 200 Å, например, 50 Å до 200 Å, например, 60 Å до 150 Å, например, от 70 до 85 Å. Оксидный слой металлического сплава (станната цинка) 54 может иметь толщину в диапазоне от 50 Å до 800 Å, например, от 50 Å до 500 Å, например, от 100 Å до 300 Å, например, от 110 Å до 235 Å, например, от 110 Å до 120 Å.
Второй металлический слой 58 субкритической толщины (прерывающийся) расположен сверху второго диэлектрического слоя 50 (например, сверху второй пленки оксида цинка 56, если она присутствует, или сверху пленки 54 станната цинка, если пленка 56 отсутствует). Металлический материал, такой как металлическое золото, медь, палладий, алюминий, серебро, или смеси, сплавы, или их комбинации (без ограничения указанным), наносится толщиной меньше критической, так что образуются скорее изолированные области или островки материала, чем непрерывный слой материала. Установлено, что для серебра критическая толщина составляет менее 50 Å, например, меньше чем 40 Å, например, меньше чем 30 Å, такую как меньше 25 Å. Для серебра переход от непрерывного слоя к субкритическому слою происходит в диапазоне от 25 Å до 50 Å. Установлено, что медь, золото и палладий могут обладать сходной субкритической характеристикой в указанном диапазоне. Второй металлический слой 58 может включать любой один или несколько материалов, описанных выше в отношении первого отражающего слоя 46, но указанные материалы не находятся в виде непрерывной пленки. В одном не ограничивающем варианте осуществления, второй слой 58 включает в себя островки серебра, причем эти островки имеют эффективную толщину в диапазоне от 1 Å до 70 Å, например, от 10 Å до 40 Å, например, от 10 Å до 35 Å, например, от 10 Å до 30 Å, например, от 15 Å до 30 Å, например, 20 Å до 30 Å, например, 25 Å до 30 Å. Субкритический металлический слой 58 поглощает электромагнитное излучение в соответствии с Теорией плазмонного резонанса. Указанное поглощение, по меньшей мере, частично зависит от граничных условий на поверхности раздела металлических островков. Субкритический металлический слой 58 не является слоем, отражающим инфракрасное излучение, подобно первому металлическому слою 46. Субкритический серебряный слой 58 не является непрерывным слоем. Установлено, что для серебра осажденные металлические островки или шарики металлического серебра с толщиной меньше субкритической могут иметь высоту приблизительно от 2 нм до 7 нм, такую как от 5 нм до 7 нм. Установлено, что если бы субкритический слой серебра был распределен равномерно, он имел бы толщину приблизительно 1,1 нм. Установлено, что оптически прерывающийся слой металла имеет характеристики как слой с эффективной толщиной 2,6 нм. Оказалось, что осаждение прерывающегося металлического слоя сверху станната цинка, вместо оксида цинка, увеличивает степень поглощения видимого света покрытием, например прерывающимся металлическим слоем.
Второй слой грунтовки слой 60 может быть осажден сверху второго металлического слоя 58. Второй слой грунтовки 60 может быть таким, как описано выше в связи с первым слой грунтовки 48. В одном примере, второй слой грунтовки может быть никель-хромовым сплавом (таким как Инконель), имеющим толщину в диапазоне от 5 Å до 50 Å, например, от 10 Å до 25 Å, например, от 15 Å до 25 Å, например, от 15 Å до 22 Å. Поскольку степень поглощения субкритического материала, по меньшей мере, частично зависит от граничных условий, различные грунтовки (например, имеющие различные показатели преломления) могут дать покрытия с различными спектрами поглощения и, следовательно, с различным цветом.
Третий диэлектрический слой 62 может быть осажден сверху второго металлического слоя 58 (например, сверху второго слоя грунтовки 60). Третий диэлектрический слой 62 также может включать один или несколько слоев, содержащих металлоксид или оксид металлического сплава, такие как рассмотрено выше в связи с первым и вторым слоями диэлектрика 40, 50. В одном примере, третий диэлектрический слой 62 представляет собой многопленочный слой, подобный второму диэлектрическому слою 50. Например, третий диэлектрический слой 62 может включать первый металлоксидный слой 64, например слой оксида цинка, второй слой 66, содержащий оксид металлического сплава, например слой станната цинка, осажденный сверху слоя оксида цинка 64, и необязательно третий металлоксидный слой 68, например другой слой оксида цинка, осажденный сверху слоя станната цинка 66. В одном примере присутствуют оба слоя оксида цинка 64, 68, причем каждый имеет толщину в диапазоне от 50 Å до 200 Å, такую как от 75 Å до 150 Å, такую как от 80 Å до 150 Å, такую как от 95 Å до 120 Å. Слой 66 оксида металлического сплава может иметь толщину в диапазоне от 100 Å до 800 Å, например, от 200 Å до 700 Å, например, от 300 Å до 600 Å, например, от 380 Å до 500 Å, например, от 380 Å до 450 Å.
В одном примере суммарная толщина третьего диэлектрического слоя 62 (например, объединенная толщина слоев оксида цинка и станната цинка) находится в диапазоне от 200 Å до 1000 Å, например, от 400 Å до 900 Å, например, от 500 Å до 900 Å, например, от 650 Å до 800 Å, например, от 690 Å до 720 Å.
Третий металлический слой 70, отражающий тепло и/или излучение, осаждается сверху третьего диэлектрического слоя 62. Третий отражающий слой 70 может быть выполнен из любых материалов, рассмотренных выше в связи с первым отражающим слоем. В одном не ограничивающем примере, третий отражающий слой 70 содержит серебро и имеет толщину в диапазоне от 25 Å до 300 Å, например, от 50 Å до 300 Å, например, от 50 Å до 200 Å, такой как от 70 Å до 151 Å, такой как от 100 Å до 150 Å, такой как от 137 Å до 150 Å. Третий металлический слой является непрерывным слоем.
Третий слой грунтовки 72 расположен сверху третьего отражающего слоя 70. Третий слой грунтовки 72 может быть таким, как описано выше в связи с первым или вторым слоем грунтовки. В одном не ограничивающем примере третий слой грунтовки представляет собой титан и имеет толщину в диапазоне от 5 Å до 50 Å, например, от 10 Å до 33 Å, например, от 20 Å до 30 Å.
Четвертый диэлектрический слой 74 расположен сверху третьего отражающего слоя (например, сверху третьего слоя грунтовки 72). Четвертый диэлектрический слой 74 может включать один или несколько слоев, содержащих оксиды металлов или оксид металлического сплава, такие как описано выше в отношении первого, второго, или третьего слоев диэлектрика 40, 50, 62. В одном не ограничивающем примере, четвертый диэлектрический слой 74 является многопленочным слоем, имеющим первый металлоксидный слой 76, например слой оксида цинка, осажденный сверху третьего слоя грунтовки 72, и второй слой 78 оксида металлического сплава, например слой станната цинка, осажденный сверху слоя оксида цинка 76. В одном не ограничивающем варианте осуществления, слой оксида цинка 76 может иметь толщину в диапазоне от 25 Å до 200 Å, такую как от 50 Å до 150 Å, такую как от 60 Å до 100 Å, такую как от 80 Å до 90 Å. Слой станната цинка 78 может иметь толщину в диапазоне от 25 Å до 500 Å, например, от 50 Å до 500 Å, например, от 100 Å до 400 Å, например, от 150 Å до 300 Å, например, от 150 Å до 200 Å, например, от 170 Å до 190 Å.
В одном не ограничивающем примере, суммарная толщина четвертого диэлектрического слоя 74 (например, объединенная толщина слоев оксида цинка и станната цинка) находится в диапазоне от 100 Å до 800 Å, например, от 200 Å до 600 Å, например, от 250 Å до 400 Å, например, от 250 Å до 270 Å.
Верхнее покрытие 80 может быть расположено сверху четвертого диэлектрического слоя 74. Это верхнее покрытие 80 может обеспечивать защиту расположенных внизу покрывающих слоев от механических и химических воздействий. Верхнее покрытие 80 может быть, например, слоем оксида металла или нитрида металла. Например, верхнее покрытие 80 может быть диоксидом титана, имеющим толщину в диапазоне от 10 Å до 100 Å, такую как от 20 Å до 80 Å, такую как 30 Å до 50 Å, такую как 30 Å до 45 Å. Другие материалы, используемые для верхнего покрытия, включают другие оксиды, такие как диоксид кремния, оксид алюминия или смесь диоксида кремния и оксида алюминия.
В одном не ограничивающем варианте осуществления изобретения, светопроницаемое изделие 10 имеет коэффициент отражения (в %R) видимого света от поверхности №1 в диапазоне от 5% до 50%, такой как от 20% до 40%, такой как от 25% до 30%. Светопроницаемое изделие 10 имеет коэффициент пропускания видимого света больше чем 20%, такой как больше чем 30%, такой как больше чем 40%. Светопроницаемое изделие имеет коэффициент притока солнечного тепла (КПСТ) меньше чем 0,3, такой как меньше чем 0,27, такой как меньше чем 0,25.
В отличие от изделий уровня техники, слой с покрытием 30 может подвергаться отпуску или термообработке без вредного воздействия на характеристики изделия или без помутнения. Кроме того, изделие изобретения имеет нейтральный или умеренно отраженный цвет, такой как синий или сине-зеленый, как при отражении, так и при пропускании.
Полагают, что отсутствие помутнения при нагревании обусловлено островковой структурой прерывающегося промежуточного металлического слоя. Вид сбоку на субкритический металлический слой 90, имеющий прерывающиеся области покрытия 91, образовавшегося на диэлектрическом слое 92 и покрытого грунтовочным слоем 94, показан на фигуре 3. При субкритической толщине металлического материала будут формироваться прерывающиеся области или островки металла или металлоксида на диэлектрическом слое 92. Когда грунтовочный слой наносится сверху субкритического слоя металла, материал грунтовочного слоя покрывает островки и, кроме того, может распространиться в промежутки между соседними островками субкритического металла и контактировать с расположенным внизу слоем 92.
Покрытие 30 изобретения обеспечивает различные преимущества по сравнению с известными покрытиями. Например, субкритический металлический слой повышает степень поглощения видимого света покрытия, что делает темнее изделие с покрытием. Комбинация субкритического металлического слоя со слоями диэлектрика подобранной толщины может придать изделию с покрытием несимметричный коэффициент отражения. Цвет изделия при пропускании может быть отрегулирован путем изменения грунтовки (грунтовок), используемой в покрытии. Кроме того, покрытие изобретения можно подвергать термообработке, не вызывая помутнения.
Следует понимать, что описанное ранее покрытие 30 не ограничивает изобретение. Например, не требуется, чтобы субкритический металлический слой был вторым (промежуточным) металлическим слоем в пакете покрытия. Указанный субкритический металлический слой может быть расположен где угодно в пакете покрытия. Кроме того, для пакета покрытий, имеющих множество металлических покрывающих слоев, больше, чем один металлический слой может представлять собой субкритический металлический слой.
Хотя приведенный выше пример включает два непрерывных металлических слоя и один прерывающийся слой металла, следует понимать, что это только один из не ограничивающих примеров. В широком осуществлении покрытие изобретения может содержать множество непрерывных металлических слоев и множество прерывающихся металлических слоев. Например, изделие с покрытием может включать единственный субкритический металлический слой, расположенный между двумя слоями диэлектрика. Альтернативно покрытие может включать 3 или больше металлических слоев, например 4 или больше металлических слоев, например, от 5 или больше металлических слоев, например, 6 или больше металлических слоев, причем, по меньшей мере, один из металлических слоев представляет собой субкритический металлический слой.
Титановая грунтовка
Другое характерное покрытие 130 изобретения показано на фигуре 4. Это типичное покрытие 130 включает основной слой или первый диэлектрический слой 140, осажденный сверху, по меньшей мере, части основной поверхности подложки (например, №2 поверхности 16 первого слоя 12). Первый диэлектрический слой 140 может быть подобным первому диэлектрическому слою 40, описанному выше. Например, первый диэлектрический слой 140 может быть единственным слоем или может содержать больше одной пленки противоотражающих материалов и/или диэлектрических материалов, таких как оксиды металлов, оксиды металлических сплавов, нитриды, оксинитриды или их смеси (без ограничения указанным). Первый диэлектрический слой 140 может быть прозрачным для видимого света. Примеры подходящих оксидов металлов для первого диэлектрического слоя 140 включают оксиды титана, гафния, циркония, ниобия, цинка, висмута, свинца, индия, олова, и их смеси. Указанные оксиды металлов могут содержать небольшое количество других материалов, таких как марганец в оксиде висмута, олово в оксиде индия, и др. Кроме того, могут быть использованы оксиды металлических сплавов или смесей металлов, такие как оксиды, содержащие цинк и олово (например, станнат цинка, определенный ниже), оксиды индий-оловянных сплавов, нитриды кремния, нитриды кремния и алюминия, или нитриды алюминия. Кроме того, могут быть использованы металлоксиды с примесями, такие как оксид олова с примесями сурьмы или индия, или диоксид кремния с примесями никеля или бора. Первый диэлектрический слой 140 может быть фактически однофазной пленкой, такой как оксидная пленка металлического сплава, например станната цинка, или может быть смесью фаз, состоящих из оксидов цинка и олова, или может состоять из множества пленок.
Например первый диэлектрический слой 140 (или единственная пленка, или многослойная пленка) может иметь толщину в диапазоне от 100 Å до 600 Å, такую как от 100 Å до 500 Å, такую как от 100 Å до 350 Å, такую как от 150 Å до 300 Å, такую как от 200 Å до 250 Å, такую как от 210 Å до 220 Å.
Первый диэлектрический слой 140 может содержать многопленочную структуру, имеющую первую пленку 142, например оксидную пленку металлического сплава, осажденную сверху, по меньшей мере, части подложки (такой как внутренняя основная поверхность 16 первого слоя 12), и вторую пленку 144, например пленку оксида металла или смеси оксидов, осажденную сверху первой оксидной пленки металлического сплава 142. В одном не ограничивающем варианте осуществления, первая пленка 142 может быть станнатом цинка.
Например, первая пленка 142 может быть станнатом цинка, а вторая пленка 144 может быть оксидом цинка (например, от 90 масс.% оксида цинка и 10 масс.% оксида олова). Например, первая пленка 142 может содержать станнат цинка, имеющий толщину в диапазоне от 50 Å до 600 Å, такую как от 50 Å до 500 Å, такую как от 75 Å до 350 Å, такую как от 100 Å до 250 Å, такую как от 100 Å до 200 Å, такую как от 100 Å до 150 Å, такую как от 140 Å до 150 Å.
Вторая пленка 144 может содержать оксид цинка и имеет толщину в диапазоне от 50 Å до 200 Å, такую как от 50 Å до 150 Å, такую как от 70 Å до 100 Å.
Первый, отражающий тепло и/или излучение металлический слой 146 может быть осажден сверху первого диэлектрического слоя 140. Первый отражающий слой 146 может включать отражающие металлы, такие как металлическое золото, медь, палладий, серебро, или их смеси, сплавы, или комбинации (без ограничения указанным). В одном варианте осуществления, первый отражающий слой 146 содержит слой металлического серебра, имеющий толщину в диапазоне от 25 Å до 300 Å, например, от 50 Å до 300 Å, например, от 50 Å до 250 Å, например, от 50 Å до 200 Å, такую как от 70 Å до 200 Å, такую как от 100 Å до 200 Å, такую как от 120 Å до 180 Å.
Первый слой грунтовки 148 расположен сверху первого отражающего слоя 146. Первый слой грунтовки 148 может быть единственной пленкой или многослойной пленкой. Первый слой грунтовки 148 может включать материал, захватывающий кислород, который может израсходоваться в ходе процесса осаждения, чтобы предотвратить разрушение или окисление первого отражающего слоя 146 в ходе процесса распыления или последующего процесса нагревания. Первый слой грунтовки 148 также может поглощать, по меньшей мере, часть электромагнитного излучения, такую как видимый свет, проходящий сквозь покрытие 130. Примеры материалов, применяемых для первого слоя грунтовки 148, включают титан, Инконель, Stellite, и их смеси. Например, первый слой грунтовки 148 может иметь толщину в диапазоне от 5 Å до 50 Å, например, от 10 Å до 40 Å, например, от 20 Å до 40 Å, например, от 20 Å до 30 Å. В одном примере, первый слой грунтовки 148 содержит титан.
2
4
Второй диэлектрический слой 150 расположен сверху первого отражающего слоя 146 (например, сверху первого слоя грунтовки 148). Второй диэлектрический слой 150 может содержать одну или несколько пленок, содержащих оксид металла или оксид металлического сплава, такой как описано выше в связи с первым диэлектрическим слоем 140. Например, второй диэлектрический слой 150 может включать пленку 152 первого оксида металла, например пленку оксида цинка, осажденную сверху первого слоя грунтовки 148, и вторую оксидную пленку металлического сплава 154, например пленку станната цинка (ZnSnО), осажденную сверху первой пленки оксида цинка 152. Необязательная пленка 156 третьего оксида металла, например другого слоя оксида цинка, может быть осаждена сверху слоя станната цинка.
Второй диэлектрический слой 150 может иметь суммарную толщину (например, объединенную толщину слоев, если имеется больше одного слоя), находящуюся в диапазоне от 50 Å до 1000 Å, например, от 50 Å до 500 Å, например, от 100 Å до 400 Å, например, от 200 Å до 400 Å, например, от 300 Å до 400 Å, например, от 350 Å до 400 Å, например, от 350 Å до 370 Å.
Например, для многопленочного слоя, пленка оксида цинка 152 (и необязательная вторая пленка оксида цинка 156, если она присутствует) может иметь толщину в диапазоне от 10 Å до 200 Å, например, от 50 Å до 200 Å, например, от 50 Å до 150 Å, например, от 50 Å до 85 Å. Слой оксида металлического сплава (станнат цинка) 154 может иметь толщину в диапазоне от 50 Å до 800 Å, например, от 50 Å до 500 Å, например, от 100 Å до 300 Å, например, от 270 Å до 300 Å.
Субкритический (прерывающийся) металлический слой 158 расположен сверху второго диэлектрического слоя 150 (например, сверху второй пленки оксида цинка 156, если она присутствует, или сверху пленки 154 станната цинка, если пленка 156 отсутствует). Второй металлический слой 158 может включать любой один или несколько из металлических материалов, описанных выше в отношении первого отражающего слоя 146. В одном не ограничивающем варианте осуществления, второй металлический слой 158 включает в себя островковое серебро, с островками, имеющими эффективную толщину в диапазоне от 1 Å до 50 Å, например, от 10 Å до 40 Å, например, от 10 Å до 35 Å, например, от 10 Å до 30 Å, например, от 15 Å до 30 Å, например, от 20 Å до 30 Å, например, от 25 Å до 30 Å.
Второй слой грунтовки 160 может быть осажден сверху второго металлического слоя 158. Второй слой грунтовки 160 может быть таким, как описано выше в связи с первым слоем грунтовки 148. Например, второй слой грунтовки может содержать титан, имеющий толщину в диапазоне от 5 Å до 50 Å, например, от 10 Å до 35 Å, например, от 15 Å до 35 Å, например, от 20 Å до 30 Å.
Третий диэлектрический слой 162 может быть осажден сверху второго отражающего слоя 158 (например, сверху второго слоя грунтовки 160). Третий диэлектрический слой 162 также может включать один или несколько слоев, содержащих оксид металла или оксид металлического сплава, такой как рассмотрено выше в связи с первым и вторым слоями диэлектрика 140, 150. В одном примере, третий диэлектрический слой 162 представляет собой многопленочный слой, аналогичный второму диэлектрическому слою 150. Например, третий диэлектрический слой 162 может включать слой 164 первого оксида металла, например слой оксида цинка, второй слой 166, содержащий оксид металлического сплава, например слой станната цинка, осажденный сверху слоя оксида цинка 164, и необязательно третий слой 168 оксида металла, например другой слой оксида цинка, осажденный сверху слоя станната цинка 166. В одном примере, присутствуют оба слоя оксида цинка 164, 168, и каждый имеет толщину в диапазоне от 50 Å до 200 Å, такую как от 75 Å до 150 Å, такую как от 80 Å до 150 Å, такую как от 95 Å до 100 Å. Слой 166 оксида металлического сплава может иметь толщину в диапазоне от 100 Å до 800 Å, например, от 200 Å до 700 Å, например, от 300 Å до 600 Å, например, от 500 Å до 600 Å, например, от 560 Å до 600 Å.
В одном примере суммарная толщина третьего диэлектрического слоя 162 (например, объединенная толщина слоев оксида цинка и станната цинка) находится в диапазоне от 200 Å до 1000 Å, например, от 400 Å до 900 Å, например, от 500 Å до 900 Å, например, от 650 Å до 800 Å, например, от 690 Å до 760 Å.
Третий, отражающий тепло и/или излучение металлический слой 170 осаждается сверху третьего диэлектрического слоя 162. Третий отражающий слой 170 может быть выполнен из любых материалов, рассмотренных выше в связи с первым и вторым отражающими слоями. В одном не ограничивающем примере, третий отражающий слой 170 включает серебро и имеет толщину в диапазоне от 25 Å до 300 Å, например, от 50 Å до 300 Å, например, от 50 Å до 200 Å, такую как от 70 Å до 200 Å, такую как от 100 Å до 200 Å, такую как от 170 Å до 200 Å.
Третий слой грунтовки 172 расположен сверху третьего отражающего слоя 170. Третий слой грунтовки 172 может быть таким, как описано выше в связи с первым или вторым слоем грунтовки. В одном не ограничивающем примере третий слой грунтовки выполнен из титана и имеет толщину в диапазоне от 5 Å до 50 Å, например, от 10 Å до 30 Å, например, от 20 Å до 30 Å.
Четвертый диэлектрический слой 174 расположен сверху третьего отражающего слоя (например, сверху пленки 172 третьей грунтовки). Четвертый диэлектрический слой 174 может включать в себя один или несколько слоев, содержащих оксид металла или оксид металлического сплава, такие, что рассмотрены выше в отношении первого, второго, или третьего слоев диэлектрика 140, 150, 162. В одном не ограничивающем примере четвертый диэлектрический слой 174 является многопленочным слоем, имеющим первый слой 176 оксида металла, например слой оксида цинка, осажденный сверху третьей грунтовочной пленки 172, и второй слой 178 оксида металлического сплава, например слой станната цинка, осажденный сверху слоя оксида цинка 176. В одном не ограничивающем варианте осуществления, слой оксида цинка 176 может иметь толщину в диапазоне от 25 Å до 200 Å, такую как от 50 Å до 150 Å, такую как 60 Å до 100 Å, такую как от 70 Å до 90 Å. Слой станната цинка 178 может иметь толщину в диапазоне от 25 Å до 500 Å, например, от 50 Å до 500 Å, например, от 100 Å до 400 Å, например, от 150 Å до 300 Å, например, от 150 Å до 200 Å, например, от 170 Å до 200 Å.
В одном не ограничивающем примере суммарная толщина четвертого диэлектрического слоя 174 (например, объединенная толщина слоев оксида цинка и станната цинка) находится в диапазоне от 100 Å до 800 Å, например, от 200 Å до 600 Å, например, от 250 Å до 400 Å, например, от 250 Å до 270 Å.
Верхнее покрытие 180 может быть расположено сверху четвертого диэлектрического слоя 174. Верхнее покрытие 180 может обеспечить защиту расположенных внизу покрывающих слоев от механических и химических воздействий. Верхнее покрытие 180 может быть, например, слоем оксида металла или нитрида металла. Например, верхнее покрытие 180 может быть из диоксида титана, имеющего толщину в диапазоне от 10 Å до 100 Å, такую как от 20 Å до 80 Å, такую как от 30 Å до 50 Å, такую как от 30 Å до 40 Å.
Оболочка
Другое характерное не ограничивающее покрытие 230 изобретения показано на фигуре 5. Это типичное покрытие 230 включает основной слой или первый диэлектрический слой 240, осажденный сверху, по меньшей мере, части основной поверхности подложки (например, №2 поверхности 16 первого слоя 12). Первый диэлектрический слой 240 может быть единственным слоем или может содержать больше одной пленки противоотражающих материалов и/или диэлектрических материалов, таких как оксиды металлов, оксиды металлических сплавов, нитриды, оксинитриды, или их смеси (без ограничения указанным). Первый диэлектрический слой 240 может быть прозрачным для видимого света. Примеры подходящих оксидов металлов для первого диэлектрического слоя 240 включают оксиды титана, гафния, циркония, ниобия, цинка, висмута, свинца, индия, олова, и их смеси. Указанные оксиды металлов могут содержать небольшое количество других материалов, таких как марганец в оксиде висмута, олово в оксиде индия, и др. Кроме того, могут быть использованы оксиды металлических сплавов или смеси металлов, такие как оксиды, содержащие цинк и олово (например, станнат цинка, определенный ниже), оксиды индий-оловянных сплавов, нитриды кремния, нитриды кремния-алюминия, или нитриды алюминия. Кроме того, могут быть использованы оксиды примесных металлов, такие как оксиды олова с примесями сурьмы или индия, или диоксид кремния с примесями никеля или бора. Первый диэлектрический слой 240 может быть фактически однофазной пленкой, такой как оксидная пленка металлического сплава, например станната цинка, или может быть смесью фаз, состоящих из оксидов цинка и олова, или может состоять из множества пленок.
Например, первый диэлектрический слой 240 (или единственная пленка, или многослойная пленка) может иметь толщину в диапазоне от 100 Å до 600 Å, такую как от 200 Å до 500 Å, такую как от 250 Å до 350 Å, такую как от 250 Å до 310 Å, такую как от 280 Å до 310 Å, такую как от 290 Å до 300 Å.
Первый диэлектрический слой 240 может содержать многопленочную структуру, имеющую первую пленку 242, например оксидную пленку металлического сплава, осажденную сверху, по меньшей мере, части подложки (такой как внутренняя основная поверхность 16 первого слоя 12), и вторую пленку 244, например пленку оксида металла или смеси оксидов, осажденную сверху первой оксидной пленки металлического сплава 242. В одном не ограничивающем варианте осуществления, первая пленка 242 может быть станнатом цинка.
Например, первая пленка 242 может быть станнатом цинка и вторая пленка 244 может быть оксидом цинка (например, от 90 масс.% оксида цинка и 10 масс.% оксида олова). Например, первая пленка 242 может содержать станнат цинка и иметь толщину в диапазоне от 50 Å до 600 Å, такую как от 50 Å до 500 Å, такую как от 75 Å до 350 Å, такую как от 100 Å до 250 Å, такую как от 150 Å до 250 Å, такую как от 200 Å до 250 Å, такую как от 200 Å до 240 Å.
Вторая пленка 244 может содержать оксид цинка и иметь толщину в диапазоне от 50 Å до 200 Å, такую как от 50 Å до 175 Å, такую как от 50 Å до 150 Å, такую как от 50 Å до 100 Å.
Первый, отражающий тепло и/или излучение металлический слой 246 может быть осажден сверху первого диэлектрического слоя 240. Первый отражающий слой 246 может включать отражающий металл, такой как металлическое золото, медь, палладий, серебро, или их смеси, сплавы, или комбинации (без ограничения указанным). В одном варианте осуществления, первый отражающий слой 246 содержит слой металлического серебра, имеющий толщину в диапазоне от 25 Å до 300 Å, например, от 50 Å до 300 Å, например, от 50 Å до 250 Å, например, от 50 Å до 200 Å, такую как от 70 Å до 200 Å, такую как от 100 Å до 200 Å, такую как от 140 Å до 180 Å.
Первый слой грунтовки 248 расположен сверху первого отражающего слоя 246. Первый слой грунтовки 248 может быть единственной пленкой или многослойной пленкой. Первый слой грунтовки 248 может включать материал, захватывающий кислород, который может израсходоваться в ходе процесса осаждения, чтобы предотвратить разрушение или окисление первого отражающего слоя 246 в ходе процесса распыления или последующего процесса нагревания. Первый слой грунтовки 248 также может поглощать, по меньшей мере, часть электромагнитного излучения, такую как видимый свет, проходящий сквозь покрытие 230. Примеры материалов, применяемых для первого слоя грунтовки 248, включают титан, Инконель, Stellite, и их смеси. Например, первый слой грунтовки 248 может иметь толщину в диапазоне от 5 Å до 50 Å, например, от 10 Å до 40 Å, например, от 15 Å до 30 Å, например, от 16 Å до 30 Å.
Второй диэлектрический слой 250 расположен сверху первого отражающего слоя 246 (например, сверху первого слоя грунтовки 248). Второй диэлектрический слой 250 может содержать одну или несколько пленок, содержащих оксид металла или оксид металлического сплава, такой как описано выше в связи с первым диэлектрическим слоем 240. Например второй диэлектрический слой 250 может включать пленку 252 первого оксида металла, например пленку оксида цинка, осажденную сверху первого слоя грунтовки 248, и вторую оксидную пленку металлического сплава 254, например пленку станната цинка (Zn2Sn04), осажденную сверху первой пленки оксида цинка 252. Необязательная пленка 256 третьего оксида металла, например другого слоя оксида цинка, может быть осаждена сверху слоя станната цинка.
Второй диэлектрический слой 250 может иметь суммарную толщину (например, объединенную толщину слоев), находящуюся в диапазоне от 50 Å до 1000 Å, например, от 50 Å до 500 Å, например, от 100 Å до 370 Å, например, от 100 Å до 300 Å, например, от 100 Å до 250 Å, например, от 200 Å до 230 Å.
Например, для многопленочного слоя, пленка оксида цинка 252 (и необязательная вторая пленка оксида цинка 256, если она присутствует) может иметь толщину в диапазоне от 10 Å до 200 Å, например, от 50 Å до 200 Å, например, от 60 Å до 150 Å, например, от 75 Å до 85 Å. Слой оксида металлического сплава (станнат цинка) 254 может иметь толщину в диапазоне от 50 Å до 800 Å, например, от 50 Å до 500 Å, например, от 100 Å до 200 Å, например, от 155 Å до 200 Å.
Поглощающий слой 257 расположен сверху второго диэлектрического слоя 250 (например, сверху третьей пленки оксида цинка 256, если она присутствует, или сверху пленки 254 станната цинка, если пленка 256 отсутствует). Поглощающий слой 257 может иметь многослойную структуру, имеющую первый поглощающий слой 259, металлический слой 261, и второй поглощающий слой 263. Первый и второй поглощающие слои 259, 263 могут быть из одинаковых или различных материалов. Материал, подходящий для поглощающего слоя, включает оксиды или нитриды металлов или кремния. Например, первый и второй поглощающие слои 259, 263 могут быть из нитрида кремния. Первый поглощающий слой 259 может иметь толщину в диапазоне от 10 Å до 200 Å, например, от 50 Å до 200 Å, например, от 60 Å до 150 Å, например, от 80 Å до 90 Å. Второй поглощающий слой 263 также может быть выполнен из нитрида кремния и может иметь толщину в диапазоне от 10 Å до 200 Å, например, от 50 Å до 200 Å, например, от 60 Å до 150 Å, например, от 75 Å до 100 Å.
Металлический слой 261 может иметь субкритическую толщину, как описано выше. В одном примере металлический слой 261 представляет собой кобальт-хромовый сплав (такой как Stellite) и имеет толщину в диапазоне от 1 Å до 50 Å, например, от 10 Å до 40 Å, например, от 10 Å до 35 Å, например, от 10 Å до 30 Å, например, от 15 Å до 30 Å, например, от 20 Å до 30 Å, например, от 25 Å до 30 Å.
Третий диэлектрический слой 262 может быть осажден сверху поглощающего слоя 257. Кроме того, третий диэлектрический слой 262 может включать один или несколько слоев, содержащих оксид металла или оксид металлического сплава, такой как рассмотрен выше в связи с первым и вторым слоями диэлектрика 240, 250. В одном примере третий диэлектрический слой 262 является многопленочным слоем, наподобие второго диэлектрического слоя 250. Например, третий диэлектрический слой 262 может включать необязательный первый слой 264 оксида металла, например, слой оксида цинка, второй слой 266, содержащий оксид металлического сплава, например слой станната цинка, осажденный сверху слоя оксида цинка 264 (если он присутствует), и необязательный слой 268 третьего оксида металла, например другой слой оксида цинка, осажденный сверху (второго) слоя 266 станната цинка. В одном примере, первый слой оксида цинка 264 (если он присутствует) и третий слой оксида цинка 268 каждый может иметь толщину в диапазоне от 50 Å до 200 Å, такую как от 75 Å до 150 Å, такую как от 80 Å до 150 Å, такую как от 95 Å до 105 Å. Слой 266 (второго) оксида металлического сплава может иметь толщину в диапазоне от 100 Å до 800 Å, например, от 200 Å до 700 Å, например, от 300 Å до 600 Å, например, от 380 Å до 500 Å, например, от 420 Å до 450 Å.
В одном примере суммарная толщина третьего диэлектрического слоя 262 (например, объединенная толщина слоев оксида цинка и станната цинка) находится в диапазоне от 200 Å до 1000 Å, например, от 400 Å до 900 Å, например, от 500 Å до 900 Å, например, от 500 Å до 600 Å, например, от 525 Å до 550 Å.
Третий, отражающий тепло и/или излучение металлический слой 270 осаждается сверху третьего диэлектрического слоя 262. Третий отражающий слой 270 может быть выполнен из любых материалов, рассмотренных выше в связи с первым и вторым отражающими слоями. В одном не ограничивающем примере, третий отражающий слой 270 включает серебро и имеет толщину в диапазоне от 25 Å до 300 Å, например, от 50 Å до 300 Å, например, от 50 Å до 200 Å, такую как от 70 Å до 150 Å, такую как от 100 Å до 150 Å, такую как от 128 Å до 150 Å.
Третий слой грунтовки 272 расположен сверху третьего отражающего слоя 270. Указанный третий слой грунтовки 272 может быть таким, как описано выше в связи с первым или вторым слоем грунтовки. В одном не ограничивающем примере третий слой грунтовки выполнен из титана и имеет толщину в диапазоне от 5 Å до 50 Å, например, от 10 Å до 30 Å, например, от 17 Å до 30 Å.
Четвертый диэлектрический слой 274 расположен сверху третьего отражающего слоя (например, сверху третьего слоя грунтовки 272). Четвертый диэлектрический слой 274 может включать в себя один или несколько слоев, содержащих оксид металла или оксид металлического сплава, такие как рассмотренные выше в отношении первого, второго, или третьего слоев диэлектрика 240, 250, 262. В одном не ограничивающем примере четвертый диэлектрический слой 274 является многопленочным слоем, имеющим первый слой 276 оксида металла, например слой оксида цинка, осажденный сверху третьей грунтовочной пленки 272, и второй слой 278 оксида металлического сплава, например слой станната цинка, осажденный сверху слоя оксида цинка 276. В одном не ограничивающем варианте осуществления, слой оксида цинка 276 может иметь толщину в диапазоне от 25 Å до 200 Å, такую как от 50 Å до 150 Å, такую как 60 Å до 100 Å, такую как 60 Å до 70 Å. Слой станната цинка 78 может иметь толщину в диапазоне от 25 Å до 500 Å, например, от 50 Å до 500 Å, например, от 100 Å до 400 Å, например, от 150 Å до 300 Å, например, от 150 Å до 200 Å, например, от 180 Å до 190 Å.
В одном не ограничивающем примере суммарная толщина четвертого диэлектрического слоя 274 (например, объединенная толщина слоев оксида цинка и станната цинка) находится в диапазоне от 100 Å до 800 Å, например, от 200 Å до 600 Å, например, от 250 Å до 400 Å, например, от 250 Å до 270 Å.
Верхнее покрытие 280 может быть расположено сверху четвертого диэлектрического слоя 274. Указанное верхнее покрытие 280 может обеспечить защиту расположенных внизу покрывающих слоев от механических и химических воздействий. Верхнее покрытие 280 может быть, например слоем оксида металла или нитрида металла. Например, верхнее покрытие 280 может быть из диоксида титана, и иметь толщину в диапазоне от 10 Å до 100 Å, такую как от 20 Å до 80 Å, такую как 30 Å до 50 Å, такую как 30 Å до 40 Å.
Двойная грунтовка
Другое характерное не ограничивающее покрытие 330 изобретения показано на фигуре 6. Это типичное покрытие 330 включает в себя основной слой или первый диэлектрический слой 340, осажденный сверху, по меньшей мере, на части основной поверхности подложки (например, №2 поверхности 16 первого слоя 12). Первый диэлектрический слой 340 может быть подобным первому диэлектрическому слою 40, который описан выше. Например, первый диэлектрический слой 340 может быть единственным слоем или может содержать больше одной пленки противоотражающих материалов и/или диэлектрических материалов, таких как оксиды металлов, оксиды металлических сплавов, нитриды, оксинитриды, или их смеси (без ограничения указанным). Первый диэлектрический слой 340 может быть прозрачным для видимого света. Примеры подходящих оксидов металлов для первого диэлектрического слоя 340 включают оксиды титана, гафния, циркония, ниобия, цинка, висмута, свинца, индия, олова, и их смеси. Указанные оксиды металлов могут содержать небольшое количество других материалов, таких как марганец в оксиде висмута, олово в оксиде индия, и др. Кроме того, могут быть использованы оксиды металлических сплавов или смеси металлов, такие как оксиды, содержащие цинк и олово (например, станнат цинка, определенный ниже), сплавы оксидов индия-олова, нитриды кремния, нитриды кремния-алюминия, или нитриды алюминия. Кроме того, могут быть использованы оксиды примесных металлов, такие как оксиды олова с примесями сурьмы или индия, или диоксид кремния с примесями никеля или бора. Первый диэлектрический слой 340 может быть фактически однофазной пленкой, такой как оксидная пленка металлического сплава, например станнат цинка, или может быть смесью фаз, состоящей из оксидов цинка и олова, или может содержать множество пленок.
Например, первый диэлектрический слой 340 (или единственная пленка, или многослойная пленка) может иметь толщину в диапазоне от 100 Å до 800 Å, такую как от 100 Å до 600 Å, такую как от 200 Å до 600 Å, такую как 400 Å до 500 Å, такую как 440 Å до 500 Å.
Первый диэлектрический слой 340 может содержать многопленочную структуру, имеющую первую пленку 342, например оксидную пленку металлического сплава, осажденную сверху, по меньшей мере, части подложки (такой как внутренняя основная поверхность 16 первого слоя 12) и вторую пленку 344, например пленку из оксида металла или смеси оксидов, осажденную сверху первой оксидной пленки металлического сплава 342. В одном не ограничивающем варианте осуществления, первая пленка 342 может быть из станната цинка.
Например, первая пленка 342 может быть из станната цинка и вторая пленка 344 может быть из оксида цинка (например, от 90 масс.% оксида цинка и 10 масс.%» оксида олова). Например, первая пленка 342 может содержать станнат цинка и иметь толщину в диапазоне от 50 Å до 600 Å, такую как от 50 Å до 500 Å, такую как от 75 Å до 400 Å, такую как от 200 Å до 400 Å, такую как от 300 Å до 400 Å, такую как от 355 Å до 400 Å.
Вторая пленка 344 может содержать оксид цинка и иметь толщину в диапазоне от 50 Å до 200 Å, такую как от 50 Å до 150 Å, такую как от 85 Å до 100 Å.
Первый, отражающий тепло и/или излучение металлический слой 346 может быть осажден сверху первого диэлектрического слоя 340. Первый отражающий слой 346 может включать отражающий металл, такой как металлическое золото, медь, серебро, или их смеси, сплавы, или их комбинации (без ограничения указанным). В одном варианте осуществления первый отражающий слой 346 содержит слой металлического серебра, имеющий толщину в диапазоне от 25 Å до 300 Å, например, от 50 Å до 300 Å, например, от 50 Å до 250 Å, например, от 50 Å до 200 Å, такую как от 70 Å до 200 Å, такую как от 70 Å до 100 Å, такую как от 73 Å до 100 Å.
Первый слой грунтовки 348 расположен сверху первого отражающего слоя 346. указанный первый слой грунтовки 348 может быть единственной пленкой или многослойной пленкой. Первый слой грунтовки 348 может включать материал, захватывающий кислород, который может быть израсходован в ходе процесса осаждения, чтобы предотвратить разрушение или окисление первого отражающего слоя 346 в ходе процесса распыления или последующего процесса нагревания. Первый слой грунтовки 348 также может поглощать, по меньшей мере, часть электромагнитного излучения, такого как видимый свет, проходящий сквозь покрытие 330. Примеры материалов, применяемых для первого слоя грунтовки, 348 включают титан, Инконель, Stellite, и их смеси. Например, первый слой грунтовки 348 может быть многопленочным слоем, имеющим первый слой грунтовки 349 и второй слой грунтовки 351. Первый и второй слои грунтовки 349 и 351 обычно выполнены из различных материалов. Например, первый слой грунтовки 349 может быть из Инконеля и иметь толщину в диапазоне от 1 Å до 10 Å, например, от 1 Å до 5 Å. Второй слой грунтовки 351 может быть из титана и имеет толщину в диапазоне от 5 Å до 20 Å, например, от 10 Å до 15 Å.
2
4
Второй диэлектрический слой 350 расположен сверху первого отражающего слоя 346 (например, сверху первого слоя грунтовки 348). Второй диэлектрический слой 350 может содержать один или несколько пленок, содержащих оксид металла или оксид металлического сплава, такой как описанные выше в связи с первым диэлектрическим слоем 340. Например, второй диэлектрический слой 350 может включать пленку 352 первого оксида металла, например пленку оксида цинка, осажденную сверху первого слоя грунтовки 348, и вторую оксидную пленку металлического сплава 354, например пленку станната цинка (ZnSnO), осажденную сверху первой пленки оксида цинка 352. Необязательная пленка 356 третьего оксида металла, например другого слоя оксида цинка, может быть осаждена сверху слоя станната цинка.
Второй диэлектрический слой 350 может иметь суммарную толщину (например, объединенную толщину слоев, если имеется больше одного слоя) в диапазоне от 50 Å до 1000 Å, например, от 50 Å до 800 Å, например, от 100 Å до 800 Å, например, от 200 Å до 800 Å, например, от 500 Å до 700 Å, например, от 650 Å до 700 Å.
Например, для многопленочного слоя, пленка оксида цинка 352 (и необязательная третья пленка оксида цинка 356, если она присутствует) может иметь толщину в диапазоне от 10 Å до 200 Å, например, от 50 Å до 200 Å, например, от 50 Å до 150 Å, например, от 50 Å до 75 Å. Слой 354 оксида металлического сплава (станнат цинка) может иметь толщину в диапазоне от 50 Å до 800 Å, например, от 50 Å до 500 Å, например, от 100 Å до 500 Å, например, от 400 Å до 500 Å.
Отражающий металлический слой 358 расположен сверху второго диэлектрического слоя 350 (например, сверху третьей пленки оксида цинка 356, если она присутствует, или сверху пленки 354 станната цинка, если она отсутствует). В одном не ограничивающем варианте осуществления, второй отражающий слой 358 содержит серебро и имеет толщину в диапазоне от 50 Å до 300 Å, например, от 100 Å до 200 Å, например, от 150 Å до 200 Å, например, от 170 Å до 200 Å.
Второй слой грунтовки 372 может быть осажден сверху второго отражающего слоя 358. Второй слой грунтовки слой 372 может быть таким, как описано выше в связи с первым слоем грунтовки 348. Например, второй слой грунтовки 372 может быть многопленочным слоем, имеющим первый слой грунтовки 371 и второй слой грунтовки 373. Первый и второй слои грунтовки 371 и 373 обычно выполнены из различных материалов. Например, первый слой грунтовки 371 может быть из Инконеля, и имеет толщину в диапазоне от 1 Å до 15 Å, например, от 5 Å до 10 Å. Второй слой грунтовки 373 может быть из титана, и имеет толщину в диапазоне от 5 Å до 20 Å, например, от 10 Å до 15 Å.
Третий диэлектрический слой 374 может быть осажден сверху второго отражающего слоя 358 (например, сверху второго слоя грунтовки 372). Кроме того, третий диэлектрический слой 374 может включать один или несколько слоев, содержащих оксид металла или оксид металлического сплава, такой как рассмотренные выше в связи с первым и вторым слоями диэлектрика 340, 350. В одном примере третий диэлектрический слой 374 является многопленочным слоем, аналогичным второму диэлектрическому слою 350. В одном не ограничивающем примере, третий диэлектрический слой 374 является многопленочным слоем, имеющим первый слой 376 оксида металла, например слой оксида цинка, осажденный сверху второго слоя грунтовки 372, и второй слой оксида металлического сплава 378, например, слой станната цинка, осажденный сверху слоя оксида цинка 376. В одном не ограничивающем варианте осуществления слой оксида цинка 376 может иметь толщину в диапазоне от 25 Å до 200 Å, такую как от 50 Å до 150 Å, такую как от 100 Å до 150 Å. Слой станната цинка 378 может иметь толщину в диапазоне от 25 Å до 500 Å, например, от 50 Å до 500 Å, например, от 100 Å до 400 Å, например, от 200 Å до 350 Å, например, от 300 Å до 350 Å, например, от 320 Å до 350 Å.
В одном не ограничивающем примере суммарная толщина третьего диэлектрического слой 374 (например, объединенная толщина слоев оксида цинка и станната цинка) находится в диапазоне от 100 Å до 800 Å, например, от 200 Å до 600 Å, например, от 250 Å до 500 Å, например, от 470 Å до 500 Å.
Верхнее покрытие 380 может быть расположено сверху третьего диэлектрического слоя 374. Указанное верхнее покрытие 380 может обеспечивать защиту расположенных внизу покрывающих слоев от механических и химических воздействий. Верхнее покрытие 380 может быть, например, слоем оксида металла или нитрида металла. Например, верхнее покрытие 380 может быть из диоксида титана и имеет толщину в диапазоне от 10 Å до 100 Å, такую как от 20 Å до 80 Å, такую как 30 Å до 50 Å, такую как 30 Å до 40 Å.
Слой нанокомпозиции
Как описано выше, субкритический слой серебра может быть нанесен на поверхность, и затем другой слой, такой как слой оксида металла или металла, может быть нанесен сверху субкритического слоя серебра, чтобы фактически герметизировать и защитить островки серебра. Однако в другом варианте осуществления изобретения, слой нанокомпозиции может быть осажден нанокристаллической металлической фазой, встроенной или внедренной внутрь фазы диэлектрической матрицы. На фигуре 7 показан слой нанокомпозиции 382, имеющий первый материал 384 с металлическими наночастицами 386, внедренными внутрь первого материала 382, осажденного на подложку 388. Указанный слой нанокомпозиции 382 может замещать один или несколько слоев металлического серебра в покрытии, регулирующем солнечное излучение, например, таком как любое из покрытий, описанных выше. Указанный слой нанокомпозиции 382 может быть получен путем традиционного реакционного распыления с использованием мишени, имеющей первый материал и, по меньшей мере, один второй материал. Первый материал может быть материалом, который обладает относительно более сильным сродством к нитриду или легче окисляется, чем второй материал. Указанные материалы могут присутствовать или в виде сплавов, или в виде композиционной мишени. Например, первый материал может представлять собой Cr, Al, Ti или Si. Второй материал может быть благородным металлом, таким как Ag, Cu, или Au, или переходным металлом, включающим Fe, Ni или Co. При распылении мишени, например, в кислородсодержащей атмосфере, первый материал окисляется и образует фазу диэлектрической матрицы, а второй материал содержится внутри фазы, в таком виде как металлические наночастицы. Слой нанокомпозиции 382 можно контролировать путем соответствующего подбора реакционноспособного газа, напряжения при распылении и др., чтобы получить слой нанокомпозиции желательной толщины. Указанный слой нанокомпозиции 382, имеющий металлические частицы 386, встроившиеся внутри первого материала 384, может лучше выдерживать повышенную температуру, применяемую при термической обработке или отпуске, чем покрытия с непрерывными металлическими пленками.
Полупроводниковые материалы с малой шириной запрещенной зоны в качестве поглощающего слоя
В некоторых областях применения, было бы желательно модифицировать индивидуальный пропускаемый цвет без воздействия на характеристику покрытия, регулирующего солнечное излучение. Одним способом осуществления указанного может быть использование интегрирования полупроводникового материала внутри покрытия, регулирующего солнечное излучение, у которого край запрещенной зоны находится в видимой области электромагнитного спектра. Как могут признать специалисты в этой области техники, на краю запрещенной зоны полупроводника, излучение с меньшей длиной волны поглощается полупроводниковым материалом, тогда как излучение с большей длиной волны проходит сквозь материал. Иными словами, материал становится прозрачным для излучения выше края запрещенной зоны. Путем подбора материала, имеющего край запрещенной зоны в видимой области, можно выбрать длину волны электромагнитного излучения, которая поглощается или проходит сквозь полупроводниковый материал. Используя полупроводниковые материалы с малой шириной запрещенной зоны, такие как германий или сплавы на основе германия (без ограничения указанным), край поглощения может находиться вблизи длинноволновой стороны видимого спектра. Таким образом, оптическое пропускание может быть снижено без поглощения в ближней или дальней области инфракрасного излучения, минимизируя излишнее нагревание стекла за счет поглощения. Указанный полупроводниковый материал может быть размещен внутри традиционного покрытия, регулирующего солнечное излучение, как например, между двумя слоями серебра, выше слоя серебра, ниже слоя серебра, или где-либо еще внутри пакета покрытия.
Следующие примеры иллюстрируют различные варианты осуществления изобретения. Однако следует понимать, что изобретение не ограничивается приведенными конкретными вариантами осуществления.
Примеры
В следующих примерах, "Rf" относится к боковому коэффициенту отражения пленки, "Rg" относится к боковому коэффициенту отражения стекла, "Т" относится к коэффициенту пропускания сквозь изделие, "Rg60" относится к боковому коэффициенту отражения стекла под углом 60 градусов, "Rx" относится к внешнему коэффициенту отражения стандартного ИСБ от поверхности №1, "Rint" относится к коэффициенту отражения ИСБ от внутренней (№4) поверхности, "VLT" относится к коэффициенту пропускания видимого света, и "КПСТ" относится к коэффициенту притока солнечного тепла. "Стандартный ИСБ" имеет внешний слой с толщиной стекла 6 мм, внутренний слой из 6 мм стекла, промежуток 1,27 см (0,5 дюйма) заполнен воздухом, с покрытием на поверхности №2. Сокращение "С.К." означает "субкритическая" толщина (то есть слой не является непрерывным слоем, а осажден с образованием прерывающихся областей покрытия).
В следующих примерах термин "термообработанная" означает, что покрытая подложка нагревают в камерной печи до температуры 640,6°C (1185°F), чтобы смоделировать отпуск, и затем охлаждают на воздухе до комнатной температуры до измерения оптических характеристик.
Координаты цвета а*, b* и L* означают традиционные координаты по системам CIE (1931) и CIELAB, которые будут понятны специалистам в этой области техники.
Для того чтобы смоделировать отклик структуры субкритического слоя на электромагнитное излучение таким образом, чтобы можно было оптимизировать и контролировать оптические свойства всего пакета, субкритический слой может быть представлен в виде двух идеальных слоев. Эти идеальные слои имеют однородные оптические свойства (то есть показатель преломления (n) и коэффициент экстинкции (k)) по всей их толщине, так же как другие слои в пакете покрытия. Таким образом, величины толщины, указанные в примерах, относятся к толщине идеальных слоев и имеют ясную цель в связи с расчетом оптического отклика данного пакета покрытия, содержащего указанные слои.
Кроме того, значения толщины, связанные с "субкритическими" слоями в следующих примерах, являются "эффективной толщиной", рассчитанной на основе скорости стандартного покрытия, которая меньше фактической скорости покрытия для промышленной напылительной машины. Например, слой серебра наносится на подложку как промышленная напылительная машина, но при сниженной производительности технологической линии (скорости стандартного покрытия) по сравнению с промышленной напылительной машиной. Измеряется толщина покрытия, осажденного со скоростью стандартного покрытия, и затем экстраполируется "эффективная толщина" для покрытия, осажденного с такой же скоростью покрытия, но при повышенной производительности технологической линии с промышленной напылительной машиной. Например, если специфическая скорость покрытия дает серебряное покрытие толщиной 250 Å при стандартной скорости покрытия, которая составляет 10% от производительности технологической линии с промышленной напылительной машиной, тогда "эффективная толщина" серебряного слоя при такой же скорости покрытия, но при промышленной производительности технологической линии напылительной машины (то есть в десять раз быстрее, чем в опыте со стандартным покрытием) экстраполируется до величины 25 Å (то есть 10% от толщины). Однако можно признать, что серебряный слой с указанной эффективной толщиной (меньше субкритической толщины) не может быть непрерывным слоем, а скорее был бы прерывающимся слоем, имеющим прерывающиеся области серебряного материала.
Пример 1
Покрытие получено традиционным осаждением методом магнетронного
распыления (ОПМР) с напылительной машиной (промышленно доступна от фирмы Applied Materials) на 6 мм образец бесцветного стекла. Покрытое стекло имело
следующую структуру:
диоксид титана
40 Å
станнат цинка
190 Å
оксид цинка (90/10)
80 Å
титан
30 Å
серебро
150 Å
оксид цинка
120 Å
станнат цинка
450 Å
оксид цинка
120 Å
Инконель
22 Å
С.К. слой серебра
25 Å
станнат цинка
110 Å
оксид цинка
70 Å
титан
30 Å
серебро
180 Å
оксид цинка
110 Å
станнат цинка
200 Å
бесцветное стекло
6 мм
Это покрытое стекло было подвергнуто термообработке, как описано выше, и имело оптические характеристики, приведенные в таблице 1 ниже. Изделие было вставлено в стандартный блок ИСБ в качестве внешнего слоя (внутренним слоем было непокрытое 6 мм бесцветное стекло) и имело оптические характеристики, приведенные в таблице 2 ниже.
Пример 2
Покрытие осаждено традиционным методом ОПМР с напылительной машиной на 6 мм образец стекла Starphire. Покрытое стекло имело следующую структуру:
диоксид титана
40 Å
станнат цинка
170 Å
оксид цинка (90/10)
80 Å
титан
20 Å
серебро
150 Å
оксид цинка
120 Å
станнат цинка
480 Å
оксид цинка
120 Å
Инконель
22 Å
С.К. слой серебра
25 Å
станнат цинка
110 Å
оксид цинка
70 Å
титан
20 Å
серебро
180 Å
оксид цинка
110 Å
станнат цинка
220 Å
Стекло Starphire
6 мм
Это покрытое стекло было подвергнуто термообработке, как описано выше, и имело оптические характеристики, приведенные в таблице 1 ниже. Изделие было вставлено в стандартный блок ИСБ в качестве внешнего слоя (внутренним слоем было непокрытое 6 мм стекло Starphire) и имело оптические характеристики, приведенные в таблице 2 ниже.
Пример 3
Покрытие осаждено традиционным методом ОПМР с напылительной машиной Airco на 6 мм образец стекла Optiblue. Покрытое стекло имело следующую структуру:
диоксид титана
40 Å
станнат цинка
170 Å
оксид цинка (90/10)
80 Å
титан
20 Å
серебро
150 Å
оксид цинка
120 Å
станнат цинка
480 Å
оксид цинка
120 Å
Инконель
22 Å
С.К. слой серебра
25 Å
станнат цинка
110 Å
оксид цинка
70 Å
титан
20 Å
серебро
180 Å
оксид цинка
110 Å
станнат цинка
220 Å
Стекло Optiblue
6 мм
Это покрытое стекло было подвергнуто термообработке, как описано выше, и имело оптические характеристики, приведенные в таблице 1 ниже. Изделие было вставлено в стандартный блок ИСБ в качестве внешнего слоя (внутренним слоем было непокрытое 6 мм стекло Starphire) и имело оптические характеристики, приведенные в таблице 2 ниже.
Пример 4
Покрытие осаждено традиционным методом ОПМР с напылительной машиной Airco на 6 мм образец бесцветного стекла. Покрытое стекло имело следующую структуру:
диоксид титана
40 Å
станнат цинка
200 Å
оксид цинка (90/10)
70 Å
титан
30 Å
серебро
170 Å
оксид цинка
100 Å
станнат цинка
560 Å
оксид цинка
100 Å
титан
30 Å
С.К. слой серебра
25 Å
Оксид цинка
50 Å
станнат цинка
270 Å
оксид цинка
50 Å
титан
30 Å
серебро
120 Å
оксид цинка
70 Å
станнат цинка
140 Å
бесцветное стекло
6 мм
Это покрытое стекло было подвергнуто термообработке, как описано выше, и имело оптические характеристики, приведенные в таблице 1 ниже. Изделие было вставлено в стандартный блок ИСБ в качестве внешнего слоя (внутренним слоем было непокрытое 6 мм бесцветное стекло) и имело оптические характеристики, приведенные в таблице 2 ниже.
Пример 5
Покрытие осаждено традиционным методом ОПМР с напылительной машиной Airco на 6 мм образец бесцветного стекла. Покрытое стекло имело следующую структуру:
диоксид титана
40 Å
станнат цинка
170 Å
оксид цинка (90/10)
80 Å
титан
30 Å
серебро
137 Å
оксид цинка
95 Å
станнат цинка
380 Å
оксид цинка
95 Å
Инконель
15 Å
С.К. слой серебра
30 Å
станнат цинка
235 Å
оксид цинка
85 Å
титан
30 Å
серебро
125 Å
оксид цинка
100 Å
станнат цинка
200 Å
бесцветное стекло
6 мм
Это покрытое стекло было подвергнуто термообработке, как описано выше, и имело оптические характеристики, приведенные в таблице 1 ниже. Изделие было вставлено в стандартный блок ИСБ в качестве внешнего слоя (внутренним слоем было непокрытое 6 мм бесцветное стекло) и имело оптические характеристики, приведенные в таблице 2 ниже.
Пример 6
Покрытие осаждено традиционным методом ОПМР с напылительной машиной Airco на 6 мм образец бесцветного стекла. Покрытое стекло имело следующую структуру:
диоксид титана
40 Å
станнат цинка
320 Å
оксид цинка (90/10)
150 Å
титан
15 Å
Инконель
15 Å
серебро
170 Å
оксид цинка
75 Å
станнат цинка
500 Å
оксид цинка
75 Å
титан
15 Å
Инконель
5 Å
серебро
73 Å
оксид цинка
85 Å
станнат цинка
355 Å
бесцветное стекло
6 мм
Это покрытое стекло не было подвергнуто термообработке и имело оптические характеристики, приведенные в таблице 1 ниже. Изделие было вставлено в стандартный блок ИСБ в качестве внешнего слоя (внутренним слоем было непокрытое 6 мм бесцветное стекло) и имело оптические характеристики, приведенные в таблице 2 ниже.
Пример 7
Покрытие осаждено традиционным методом ОПМР с напылительной машиной Airco на 6 мм образец бесцветного стекла. Покрытое стекло имело следующую структуру:
диоксид титана
40 Å
станнат цинка
190 Å
оксид цинка (90/10)
60 Å
титан
17 Å
серебро
128 Å
оксид цинка
105 Å
станнат цинка
420 Å
оксид цинка
120 Å
нитрид кремния
100 Å
Stellite
30 Å
нитрид кремния
80 Å
станнат цинка
155 Å
оксид цинка
75 Å
титан
16 Å
серебро
140 Å
оксид цинка
50 Å
станнат цинка
240 Å
бесцветное стекло
6 мм
Это покрытое стекло не было подвергнуто термообработке и имело оптические характеристики, приведенные в таблице 1 ниже. Изделие было вставлено в стандартный блок ИСБ в качестве внешнего слоя (внутренним слоем было непокрытое 6 мм бесцветное стекло) и имело оптические характеристики, приведенные в таблице 2 ниже. Пример 8
Покрытие осаждено традиционным методом ОПМР с напылительной машиной Airco на 6 мм образец бесцветного стекла. Покрытое стекло имело следующую структуру:
диоксид титана
40 Å
станнат цинка
180 Å
оксид цинка (90/10)
70 Å
титан
30 Å
серебро
128 Å
оксид цинка
105 Å
станнат цинка
420 Å
оксид цинка
120 Å
нитрид кремния
100 Å
Stellite
30 Å
нитрид кремния
80 Å
станнат цинка
155 Å
оксид цинка
75 Å
титан
30 Å
серебро
140 Å
оксид цинка
50 Å
станнат цинка
240 Å
бесцветное стекло
6 мм
Это покрытое стекло было подвергнуто термообработке, как описано выше, и имело оптические характеристики, приведенные в таблице 1 ниже. Изделие было вставлено в стандартный блок ИСБ в качестве внешнего слоя (внутренним слоем было непокрытое 6 мм бесцветное стекло) и имело оптические характеристики, приведенные в таблице 2 ниже.
Пример 9
Покрытие осаждено традиционным методом ОПМР с напылительной машиной Airco на 6 мм образец бесцветного стекла. Покрытое стекло имело следующую структуру:
диоксид титана
43 Å
станнат цинка
196 Å
оксид цинка (90/10)
81 Å
титан
33 Å
серебро
151 Å
оксид цинка
120 Å
станнат цинка
448 Å
оксид цинка
120 Å
Инконель
22 Å
С.К. слой серебра
26 Å
станнат цинка
116 Å
оксид цинка
70 Å
титан
35 Å
серебро
182 Å
оксид цинка
110 Å
станнат цинка
198 Å
бесцветное стекло
6 мм
Таблица 1
№
при
RfL*
Rfa*
Rib*
RgL*
Rga*
Rgb*
TL*
Та*
Tb*
Rg60L*
Rg60a*
Rg60b*
ме
ра
1
31,4
3,15
22,31
61,58
-0,86
-0,54
73,97
4,61
3,32
63,10
-7,1
-1,3
2
34,6
6,2
19,3
62,6
1,0
-0,9
75,2
4,0
2,2
Отс.
Отс.
Отс.
3
31,6
-5,1
-20,7
49,6
0,2
-6,9
65,4
-3,8
-7,3
Отс.
Отс.
Отс.
4
44,5
-0,5
-9,7
58,6
-3,2
0,4
76,3
-6,3
-6,0
Отс.
Отс.
Отс.
5
30,4
-6,7
-9,5
44
-1,7
-3,5
84,9
-3,0
0,9
Отс.
Отс.
Отс.
6
57,53
1,65
-3,83
58,19
-1,69
2,07
72,23
3,46
3,57
Отс.
Отс.
Отс.
7
31,0
-1,8
-12,1
58,1
-1,3
1,7
73,0
-5,7
-0,7
Отс.
Отс.
Отс.
8
33,2
-1,3
-12,1
61,5
-2,2
2,2
72,2
-4,5
-1,4
Отс.
Отс.
Отс.
Специалисты в этой области техники могут легко признать, что в изобретении могут быть осуществлены модификации, без отклонения от концепции, изложенной в предшествующем описании. Следовательно, конкретные варианты осуществления, подробно описанные в изобретении, являются лишь иллюстративными и не ограничивают объем изобретения, который должен определяться в полном охвате прилагаемой формулой изобретения и любыми, и всеми ее эквивалентами.