Покрытое изделие, имеющее затравочный слой легированного ga оксида цинка с уменьшенным напряжением под функциональным слоем, и способ его изготовления
Покрытое изделие, содержащее затравочный слой легированного галлием оксида цинка, относится к низкоэмиссионным покрытиям. Изделие содержит один функциональный слой, такой как отражающий инфракрасное (ИК) излучение слой серебра и/или золота или включающий их. Под и непосредственно контактирующим с функциональным слоем предусмотрен диэлектрический и практически прозрачный затравочный слой. Затравочный слой включает оксид цинка и оксид галлия, причем содержание оксида галлия составляет 0,01-10 мас.%. Техническим результатом изобретения является снижение напряжения в слое и улучшения долговечности всего покрытия и оптических характеристик. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 5 ил., 4 табл.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0001] Низкоэмиссионные покрытия известны в данной области техники. Низкоэмиссионные покрытия типично включают по меньшей мере один функциональный слой, такой как отражающий инфракрасное (ИК) излучение слой. Отражающий(е) ИК излучение слой(и), или функциональный(е) слой(и), в типичных примерах может(могут) состоять из или быть на основе серебра или золота. Низкоэмиссионные покрытия типично используются в окнах, таких как оконные блоки с изоляционными стеклами (ИС), монолитные окна, архитектурные окна, и/или в окнах транспортных средств (автомобилей).
[0002] Тонкие отражающие ИК излучение слои (например, на основе серебра) часто используются для отражения ИК излучения. Данные слои на основе серебра подвержены разрушению и для своей защиты обычно требуют защитных слоев на обеих сторонах. Слой, находящийся непосредственно под и контактирующий с отражающим ИК излучение слоем на основе серебра, в некоторых примерах представляет собой оксид цинка, легированный алюминием (ZnO:Al).
[0003] Однако в покрытии слой ZnO:Al может становиться напряженным, что приводит к образованию слабых мест и вносит вклад в отсутствие общей долговечности. Данное отсутствие долговечности может приводить к коррозии данного покрытия. Отражающий ИК излучение слой на основе серебра может повреждаться, химически и/или механически, из-за механического напряжения в слое ZnO:Al. Механическое напряжение в покрытии может стать особенно проблематичным в процессе или вследствие термической закалки, когда стеклянную подложку с находящимся на ней покрытием нагревают до высокой температуры (например, по меньшей мере 580 градусов С) и затем быстро охлаждают.
[0004] Следовательно, в уровне техники существует потребность в покрытом изделии, имеющем слой, располагаемый возле или около отражающего ИК излучение слоя и/или слоя на основе серебра (например, под ним), который позволяет покрытому изделию реализовать улучшенную долговечность и/или оптические характеристики.
КРАТКАЯ СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0005] В некоторых примерных вариантах реализации этого изобретения предлагается покрытое изделие, включающее в себя поддерживаемое подложкой покрытие, причем покрытие содержит по меньшей мере следующие слои, по мере удаления от стеклянной подложки: диэлектрический слой, содержащий цинк и галлий; отражающий инфракрасное (ИК) излучение слой, содержащий серебро, расположенный на подложке поверх слоя, содержащего цинк и галлий, и непосредственно контактирующий с ним, и по меньшей мере один дополнительный слой на подложке поверх по меньшей мере отражающего ИК излучение слоя; и при этом слой, содержащий цинк и галлий, включает от примерно 0,01 до 10% галлия, необязательно, более предпочтительно, от примерно 0,25 до 10% галлия. Слой, содержащий цинк и галлий, иногда называют «затравочным» слоем, поскольку он находится непосредственно под и контактирует с отражающим ИК излучение слоем и/или слоем, содержащим серебро, хотя вместо него могут быть использованы другие материалы.
[0006] В других примерных вариантах реализации этого изобретения предлагается покрытое изделие, включающее в себя поддерживаемое подложкой покрытие, причем покрытие содержит по меньшей мере следующие слои, по мере удаления от подложки: практически прозрачный затравочный слой, содержащий первый материал и второй материал, при этом разница между ионным радиусом первого материала и ионным радиусом второго материала отличается не более чем на примерно 15 пм; слой, содержащий серебро, расположенный на подложке поверх затравочного слоя и непосредственно контактирующий с ним; по меньшей мере один диэлектрический слой поверх по меньшей мере слоя, содержащего серебро; при этом первый материал является металлом, а второй материал используется для легирования оксида первого материала в затравочном слое; и при этом затравочный слой включает от примерно 0,01 до 10%, более предпочтительно, от примерно 0,25% до 10%, второго материала. Покрытое изделие может быть или не быть термически обработанным (например, термически закаленным). Второй материал может представлять собой галлий в некоторых примерных вариантах реализации, хотя вместо него может быть использован другой материал.
[0007] В другом примерном варианте реализации этого изобретения предлагается покрытое изделие, включающее в себя поддерживаемое подложкой покрытие, причем покрытие содержит по меньшей мере следующие слои, по мере удаления от стеклянной подложки: первый слой, содержащий оксид цинка и галлий; отражающий инфракрасное (ИК) излучение слой, содержащий серебро, расположенный на подложке поверх первого слоя и непосредственно контактирующий с ним; второй слой, расположенный на подложке и по меньшей мере поверх отражающего ИК излучение слоя и первого слоя; и при этом галлий составляет от примерно 0,01 до 10%, более предпочтительно, от примерно 0,25 до 10%, от первого слоя.
[0008] В еще одном примерном варианте реализации этого изобретения предлагается распыляемая мишень для осаждения распылением слоя, содержащего легированный галлием оксид цинка, при этом мишень содержит цинк и от примерно 0,01 до 10%, более предпочтительно, от примерно 0,25 до 10%, галлия. Мишень может быть плоской мишенью или, более предпочтительно, вращающейся цилиндрической мишенью для распыления магнетронного типа.
[0009] В другом примерном варианте реализации этого изобретения предлагается мишень, используемая для осаждения распылением затравочного слоя, причем мишень содержит первый материал и второй материал, при этом ионный радиус первого материала и ионный радиус второго материала отличаются не более чем на примерно 15 пм.
[0010] В других примерных вариантах реализации этого изобретения предлагается способ изготовления покрытого изделия, включающий в себя стадии: образование низкоэмиссионного покрытия путем обеспечения первого слоя, содержащего первый материал и второй материал, имеющие атомные радиусы, отличающиеся не более чем на 15 пм, на стеклянной подложке, обеспечения отражающего ИК излучение слоя поверх первого слоя и непосредственно контактирующим с ним, и обеспечения второго слоя поверх отражающего ИК излучение слоя.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0011] ФИГУРА 1 представляет собой вид в сечении покрытого изделия в соответствии с первым примерным вариантом реализации этого изобретения.
[0012] ФИГУРА 2 представляет собой вид в сечении покрытого изделия в соответствии со вторым примерным вариантом реализации этого изобретения.
[0013] ФИГУРА 3 представляет собой вид в сечении покрытого изделия в соответствии с третьим примерным вариантом реализации этого изобретения.
[0014] ФИГУРА 4 представляет собой вид в сечении покрытого изделия в соответствии с четвертым примерным вариантом реализации этого изобретения.
[0015] ФИГУРА 5 представляет собой вид в сечении покрытого изделия в соответствии с пятым примерным вариантом реализации этого изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0016] Далее следует более детальная ссылка на сопровождающие чертежи, на которых аналогичные позиции указывают на аналогичные части или слои на всех нескольких видах.
[0017] Описанные здесь покрытые изделия можно использовать в таких применениях покрытых изделий, как монолитные окна, оконные блоки ИС, окна транспортных средств и/или любое другое подходящее применение, которое включает одну подложку или множественные подложки, такие как стеклянные подложки, или даже в некоторых примерах в качестве фильтров для электронных устройств.
[0018] Некоторые варианты реализации этого изобретения относятся к покрытому изделию, которое включает в себя по меньшей мере одну подложку (например, стеклянную подложку), поддерживающую многослойное покрытие. Данное покрытие типично имеет по меньшей мере один функциональный слой, такой как отражающий инфракрасное (ИК) излучение слой, который отражает и/или блокирует по меньшей мере некоторую часть ИК излучения. Отражающий(е) ИК излучение слой(и) может(могут) состоять из материала или включать материал, такой как серебро, золото или т.п., в различных вариантах реализации этого изобретения. Часто отражающий ИК излучение слой помещается между по меньшей мере первым и вторым диэлектрическими слоями покрытия. Нижний диэлектрический слой, расположенный непосредственно под и контактирующий с функциональным слоем (например, слоем, содержащим серебро), может называться затравочным слоем. Отражающий ИК излучение слой и затравочный слой типично являются практически прозрачными для видимого света (например, прозрачными на по меньшей мере примерно 30%, более предпочтительно - прозрачными на по меньшей мере примерно 40%, даже более предпочтительно - прозрачными на по меньшей мере примерно 50%, а наиболее предпочтительно - прозрачными на по меньшей мере примерно 60% или 70%).
[0019] В некоторых примерных вариантах реализации этого изобретения было неожиданно обнаружено, что обеспечение слоя, состоящего по существу из легированного галлием оксида цинка или содержащего его, в качестве затравочного(ых) слоя(ев) такого покрытия, неожиданно улучшает физическую и химическую долговечность покрытия таким образом, который не ухудшает в значительной степени другие электрические свойства покрытого изделия или его оптические свойства, такие как пропускание видимого света и/или цвет. В неком данном покрытии в различных вариантах реализации этого изобретения могут быть обеспечены один или более таких затравочных слоев на основе легированного галлием оксида цинка. Более того, слой(и) легированного галлием оксида цинка можно предусмотреть в любом типе солнцезащитного или низкоэмиссионного (с низким коэффициентом излучения или с низкой излучательной способностью) покрытия или можно использовать в электронном устройстве в различных вариантах реализации этого изобретения, и описанные здесь конкретные покрытия предоставлены только в целях приведения примера, если только не указаны в пункте(ах) формулы изобретения. На фигурах примерные слои, состоящие из легированного галлием оксида цинка или включающие его, указываются позициями 7, 7'. В дальнейших примерных вариантах реализации (верхний) контактный слой 11 может также состоять из легированного галлием оксида цинка или включать его.
[0020] Типичное покрытие на основе серебра включает в себя по меньшей мере один тонкий слой на основе серебра, защищенный по меньшей мере одним прозрачным слоем с каждой стороны. Слой на основе серебра (9, 9') является практически металлическим или металлическим в некоторых примерных вариантах реализации. В некоторых примерах слой на основе серебра (9, 9') осажден на практически прозрачный диэлектрический затравочный слой (7, 7'), который может содержать или состоять по существу из оксида цинка (Zn) или галлия (Ga). В некоторых примерных вариантах реализации затравочный слой может содержать кристаллический оксид цинка, с определенной ориентацией кристаллов, чтобы гарантировать, что данный слой имеет оптимальные электрические и оптические характеристики.
[0021] Оксид цинка, легированный алюминием для реактивного осаждения, традиционно используют в качестве предпочтительного материала для затравочного слоя в реактивном распылении (например, магнетронном распылении на постоянном токе по большой площади). Алюминий предусмотрен в качестве легирующей примеси в оксиде цинка по меньшей мере отчасти потому, что существует необходимость в определенной электропроводности распыляемой мишени в процессе осаждения из мишени.
[0022] Однако слой(и) легированного алюминием цинка или оксида цинка может(могут) испытывать механическое напряжение в многослойном покрытии, что приводит к образованию слабых мест и вносит вклад в общее отсутствие долговечности покрытия, и что может даже включать коррозию покрытия. Напряжение в покрытии становится особенно очевидным в процессе термообработки, такой как термическая закалка, когда стеклянную подложку с нанесенным на нее покрытием нагревают до высоких температур (например, по меньшей мере примерно 580 градусов С) и быстро охлаждают.
[0023] Было обнаружено, что причиной напряжения в слое легированного алюминием цинка или оксида цинка является несоответствие между ионными радиусами частиц цинка и частиц алюминия. Ионный радиус «основы» (или, иначе говоря, «хозяина»), т.е. цинка, составляет приблизительно 74 пикометра (пм), в то время как ионный радиус алюминия намного меньше (53,5 пм). В результате данного несоответствия размеров замещение цинка легирующей примесью алюминия может вызывать сжатие решетки основы (например, решетки оксида цинка), которое, в свою очередь, может вызывать напряжение в слое на основе оксида цинка, слое на основе серебра и во всем пакете слоев покрытия.
[0024] Неожиданно было обнаружено, что легированный галлием оксид цинка можно использовать в некоторых примерных вариантах реализации для того, чтобы сформировать более долговечное покрытие. В некоторых примерных вариантах реализации слой, содержащий легированный галлием оксид цинка (например, 7, 7'), может быть предусмотрен непосредственно под и контактирующим с функциональным слоем, содержащим серебро или золото (например, 9, 9'). В некоторых вариантах реализации слой легированного галлием оксида цинка можно также использовать в качестве диэлектрического и практически прозрачного затравочного слоя в покрытии, которое может использоваться, например, в оконном блоке в качестве низкоэмиссионного покрытия или в электронном устройстве. В других примерных вариантах реализации слой легированного галлием оксида цинка также можно использовать в покрытии в качестве контактного или верхнего контактного слоя.
[0025] В некоторых примерных вариантах реализации этого изобретения слой, состоящий из легированного галлием оксида цинка или содержащий его, может быть настроен таким образом, чтобы уменьшить напряжение в этом слое. Было обнаружено, что галлий имеет более оптимальный ионный радиус (при использовании с цинком), чем алюминий, и поэтому лучше подходит для использования при легировании слоев на основе оксида цинка в некоторых примерных вариантах реализации. Более того, было обнаружено, что слои легированного галлием оксида цинка испытывают меньшее напряжение, чем слои легированного алюминием оксида цинка, так что такой(ие) слой(и) можно использовать в низкоэмиссионных покрытиях или даже в электронных устройствах, чтобы увеличивать общую долговечность без значительного изменения внешнего вида покрытого изделия или конкретных эксплуатационных данных. Ионный радиус галлия больше, чем ионный радиус алюминия - приблизительно 62 пм. Считается, что поскольку ионные радиусы частиц галлия и частиц цинка типично ближе по размеру, чем ионные радиусы алюминия и цинка, в слое создается меньшее напряжение, когда частицы алюминия заменяют галлием. Следовательно, в некоторых примерных вариантах реализации являлось неожиданно благоприятным, чтобы ионные радиусы частиц основы и легирующих примесей отличались бы не более чем на примерно 15 пм, более предпочтительно, не более чем на примерно 13,5 пм, а наиболее предпочтительно, не более чем на примерно 12 пм.
[0026] В некоторых примерных вариантах реализации оксид цинка может быть легирован сочетанием частиц как Al, так и Ga, поскольку это также будет уменьшать напряжение. В некоторых примерных вариантах реализации слой на основе оксида цинка (например, 7, 7') может быть легирован от примерно 0,25-10% Al и Ga, более предпочтительно, от примерно 0,25-5% Al и Ga, а еще более предпочтительно, от примерно 1-5% объединенных Al и Ga. Эти альтернативные варианты реализации возможны, хотя предпочтительным вариантом реализации является оксид цинка, легированный такими количествами Ga (вместо Al).
[0027] В некоторых примерных вариантах реализации этого изобретения существует меньшее размерное несоответствие между ионными радиусами галлия и цинка (например, ионные радиусы галлия и цинка ближе по величине). Следовательно, будет меньшее сжатие слоя легированного галлием оксида цинка по сравнению с легированным алюминием оксидом цинка. Хотя галлий является предпочтительным материалом для легирования оксида цинка, это изобретение не ограничивается этим, и могут использоваться другие материалы с требуемым ионным радиусом.
[0028] В некоторых примерных вариантах реализации этого изобретения легированный галлием оксид цинка можно использовать для замещения слоя легированного алюминием оксида цинка, или любого другого слоя, предусмотренного непосредственно под и контактирующим со слоем на основе серебра и/или золота. Как было неожиданно обнаружено в этом отношении, использование слоя легированного галлием оксида цинка улучшает химическую, электрическую и термическую стойкость покрытого изделия.
[0029] В некоторых примерных вариантах реализации предлагается мишень на основе цинка для формирования слоя на основе легированного галлием оксида цинка (например, путем реактивного распыления). Используемая мишень может быть либо металлической, либо керамической. Распылительная камера может содержать кислород и/или аргон в течение процесса распыления для распыления затравочного слоя, содержащего оксид цинка и галлий. В некоторых примерных вариантах реализации мишень на основе цинка содержит галлий, чтобы способствовать реактивному распылению. Цинковая мишень может содержать от примерно 0,01 до 10% галлия (по массе), предпочтительнее, от примерно 0,25 до 10% галлия (по массе), более предпочтительно, от примерно 0,25 до 5% галлия (по массе), а наиболее предпочтительно, примерно 1-5% или 1-4% галлия (по массе). Кроме того, в соответствии с некоторыми примерными вариантами реализации этого изобретения осажденный распылением слой на основе легированного галлием оксида цинка (7, 7') может содержать от примерно 0,01 до 10% галлия, предпочтительнее, от примерно 0,25 до 10% галлия (по массе), более предпочтительно, от примерно 0,25 до 5% галлия, а наиболее предпочтительно, примерно 1-5% или 1-4% галлия (по массе).
[0030] Подложка 1 (например, стеклянная подложка), на которую осаждают покрытие, включающее слой, содержащий легированный галлием оксид цинка, может, в процессе нанесения, поддерживаться при комнатной температуре или может нагреваться в некоторых примерных вариантах реализации. Подложка 1 может предпочтительно находиться при температуре менее чем примерно 300 градусов С, более предпочтительно, менее чем 200 градусов С, а наиболее предпочтительно, менее чем 150 градусов С, и часто приблизительно при комнатной температуре.
[0031] Покрытое изделие, как описано здесь (например, смотри Фиг. 1-5), может быть или может не быть термически обработанным (например, термически закаленным) в некоторых примерных вариантах реализации. Такая термическая обработка типично требует использования температур(ы) по меньшей мере примерно 580 градусов С, более предпочтительно, по меньшей мере примерно 600 градусов С, а еще более предпочтительно, по меньшей мере примерно 620 градусов С. Используемые здесь термины «термическая обработка» и «термообработка» означают нагревание изделия до температуры, достаточной для достижения термической закалки и/или термического упрочнения включающего стекло изделия. Данное определение включает, например, нагревание покрытого изделия в термокамере или печи при температуре по меньшей мере примерно 550 градусов С, предпочтительнее, по меньшей мере примерно 580 градусов С, более предпочтительно, по меньшей мере примерно 600 градусов С, более предпочтительно, по меньшей мере примерно 620 градусов С, в течение достаточного промежутка времени, чтобы сделать возможными закалку и/или термическое упрочнение. Это может продолжаться в течение по меньшей мере примерно двух минут, или же вплоть до примерно 10 минут, в некоторых примерных вариантах реализации.
[0032] Слои легированного галлием оксида цинка в соответствии с различными вариантами реализации этого изобретения реализуют хорошую механическую и химическую долговечность. Таким образом, покрытые изделия с такими слоями преимущественны тем, что они сохраняют хорошие свойства, связанные с алюминием, и дополнительно сделают менее напряженным, более долговечным пакет слоев и покрытое изделие.
[0033] Помимо использования в качестве затравочного слоя, слои легированного галлием оксида цинка в соответствии с различными примерными вариантами реализации этого изобретения могут использоваться в различных местоположениях, таких как поверх отражающего ИК излучение слоя и в непосредственном контакте с отражающим ИК излучение слоем. Примерные покрытые изделия, описанные ниже и показанные на Фиг. 1-5, предоставлены только в целях приведения примера.
[0034] Фигура 1 представляет собой вид в сечении покрытого изделия в соответствии с одним примерным вариантом реализации этого изобретения. Это покрытое изделие включает в себя стеклянную подложку 1 (например, бесцветную, зеленую, бронзовую или сине-зеленую стеклянную подложку толщиной от примерно 1,0 до 10,0 мм, более предпочтительно, толщиной от примерно 1,0 мм до 6,0 мм) и многослойное покрытие (или систему слоев), предусмотренное на подложке или непосредственно, или опосредовано. Как показано на Фиг. 1, покрытие 25 содержит диэлектрический слой 3, затравочный слой 7, включающий легированный галлием оксид цинка, отражающий ИК излучение слой 9, состоящий из серебра, золота или т.п. или включающий его, верхний контактный слой 11, состоящий из оксида Ni и/или Cr (например, NiCrOx) или т.п. или включающий его, диэлектрический слой 13 и диэлектрический слой 15, состоящий из такого материала или включающий такой материал, как нитрид кремния, оксид циркония и/или оксинитрид кремния, который может в некоторых примерных случаях быть защитным внешним покрытием. В некоторых примерных вариантах реализации этого изобретения также могут быть предусмотрены другие слои и/или материалы, а также возможно, чтобы определенные слои могли быть удалены или разделены в некоторых примерных случаях.
[0035] Продолжая ссылаться на вариант реализации по Фиг. 1, только в целях приведения примера, один из слоев 3, 13 или они оба могут состоять из или включать нитрид кремния в некоторых примерных вариантах реализации. В других вариантах реализации слой(и) 3 и/или 13 может содержать оксинитрид кремния и/или оксинитрид циркония-кремния, или другие материалы, которые являются преимущественно диэлектрическими (например, слой 3 может состоять из или включать оксид титана). В одном примерном варианте реализации оба слоя 3 и 13 состоят из нитрида кремния или включают его. В другом примерном варианте реализации оба слоя 3 и 13 включают оксинитрид циркония-кремния. В еще одном примерном варианте реализации этого изобретения слой 3 состоит из или включает оксинитрид циркония-кремния, а слой 13 состоит из или включает оксид олова или нитрид кремния. В еще одном примерном варианте реализации этого изобретения слой 13 состоит из или включает оксинитрид циркония-кремния, а слой 3 состоит из или включает оксид титана (например, TiO2) или нитрид кремния. Данные примерные составы слоев 3 и 13 никоим образом не являются ограничивающими и предназначены для использования только в иллюстративных целях.
[0036] Нижний диэлектрический и практически прозрачный затравочный слой 7 в некоторых вариантах реализации этого изобретения состоит из или включает оксид цинка (например, ZnO), легированный таким материалом, как Ga, например, образуя ZnGaOx или ZnO:Ga в некоторых примерных вариантах реализации, как описано выше. Например, в некоторых примерных вариантах реализации этого изобретения слой 7 на основе оксида цинка может быть легирован от примерно 0,01 до 10% Ga, предпочтительнее, от примерно 0,25 до 10% Ga, более предпочтительно, от примерно 0,5 до 5% Ga, а наиболее предпочтительно, примерно 1-5% или 1-4% Ga. Использование легированного галлием оксида цинка 7 под и непосредственно контактирующим со слоем 9 на основе серебра позволяет достичь превосходного качества серебра (например, реализации низкого поверхностного сопротивления и низкого коэффициента излучения). Оксид цинка слоя 7 может также содержать другие материалы в некоторых примерных вариантах реализации.
[0037] Функциональный слой 9 типично является отражающим инфракрасное (ИК) излучение слоем, который предпочтительно является практически или полностью металлическим и/или проводящим и может включать или состоять по существу из серебра (Ag), золота или любого другого подходящего отражающего ИК излучение материала. Отражающий ИК излучение слой 9 позволяет данному покрытию обладать низкоэмиссионными и/или хорошими солнцезащитными характеристиками, такими как низкий коэффициент излучения, низкое поверхностное сопротивление и так далее. Отражающий ИК излучение слой 9 может, однако, быть немного окисленным в некоторых вариантах реализации этого изобретения.
[0038] Верхний контактный слой 11 может состоять из оксида Ni и/или Cr, или включать его. В некоторых примерных вариантах реализации верхний контактный слой 11 может состоять из или включать оксид никеля (Ni), оксид хрома (Cr) или оксид сплава никеля, такой как оксид никеля-хрома (NiCrOx), или другой подходящий материал(ы), такой как Ti или оксид Ti. Использование, например, NiCrOx в данном слое позволяет улучшить долговечность в некоторых примерных вариантах реализации. Слой NiCrOx 11 может быть полностью окисленным в некоторых примерных вариантах реализации этого изобретения (т.е. полностью стехиометрическим) или, альтернативно, может быть только частично окисленным. В определенных случаях слой NiCrOx 11 может быть окисленным на по меньшей мере примерно 50%. Контактный слой 11 (например, состоящий из или включающий оксид Ni и/или Cr) может быть или может не быть градиентно окисленным в различных вариантах реализации этого изобретения. Градиентное окисление означает, что степень окисления в слое изменяется по всей толщине данного слоя, так что, например, контактный слой может быть градиентным так, чтобы быть менее окисленным на контактной границе раздела с непосредственно прилегающим отражающим ИК излучение слоем, чем в части контактного(ых) слоя(ев), находящейся дальше или более/наиболее удаленной от непосредственно прилегающего отражающего ИК излучение слоя. Описания различных типов градиентно окисленных контактных слоев изложены в патенте США № 6576349, раскрытие которого настоящим включено сюда по ссылке. Контактный слой 11 (например, состоящий из или включающий оксид Ni и/или Cr) может быть или не быть непрерывным в различных вариантах реализации этого изобретения по всему отражающему ИК излучение слою 9. В других примерных вариантах реализации контактный слой 11 может состоять из легированного галлием оксида цинка или включать его.
[0039] Диэлектрический слой 15, который может представлять собой внешнее покрытие в некоторых примерных случаях, в некоторых примерных вариантах реализации этого изобретения может состоять из или включать нитрид кремния (например, Si3N4) или любой другой подходящий материал, такой как оксинитрид кремния и/или оксид циркония. Необязательно, над слоем 15 могут быть обеспечены другие слои. Слой 15 предусматривается в целях долговечности в некоторых примерных вариантах реализации, а также для защиты нижележащих слоев. В некоторых примерных вариантах реализации слой 15 может иметь показатель преломления (n) от примерно 1,9 до 2,2, более предпочтительно, от примерно 1,95 до 2,05.
[0040] Также могут быть предусмотрены другой(ие) слой(и) ниже или выше проиллюстрированного покрытия 25. Таким образом, хотя система слоев или покрытие находится «на» подложке 1 или «поддерживается» подложкой 1 (непосредственно или опосредовано), между ними могут быть обеспечены другой(ие) слой(и). Таким образом, например, покрытие по Фиг. 1 может считаться расположенным «на» подложке 1 или «поддерживаемым» подложкой 1, даже если между слоем 3 и подложкой 1 предусмотрен(ы) другой(ие) слой(и). Более того, некоторые слои проиллюстрированного покрытия могут быть удалены в некоторых вариантах реализации, в то время как другие могут быть добавлены между различными слоями, или же тот или иной (те или иные) слой(и) может(могут) быть разделен(ы) другим(и) слоем(ями), добавленным(и) между разделенными секциями, в других вариантах реализации этого изобретения без отклонения от общей сущности некоторых вариантов реализации этого изобретения.
[0041] Хотя в различных вариантах реализации этого изобретения могут использоваться различные толщины, примерные толщины и материалы для соответствующих слоев на стеклянной подложке 1 в варианте реализации по Фиг. 1 являются следующими, от стеклянной подложки наружу.
| Таблица 1 | |||
| Примерные материалы/толщины Вариант реализации по Фиг. 1 |
|||
| Слой | Диапазон (Å) | Более предпочтительный (Å) | Примерный (Å) |
| TiOx, ZrSiOxNy и/или Si3N4 (слой 3) | 30-400 Å | 80-250 Å | 180 Å |
| ZnGaOx (слой 7) | 10-300 Å | 60-120 Å | 50 Å |
| Ag (слой 9) | 50-250 Å | 80-150 Å | 130 Å |
| NiCrOx (слой 11) | 10-80 Å | 20-70 Å | 30 Å |
| SnO2, ZrSiOxNy и/или Si3N4 (слой 13) | 40-400 Å | 100-200 Å | 160 Å |
| Внешнее покрытие (слой 15) | 50-750 Å | 150-350 Å | 210 Å |
[0042] В некоторых примерных вариантах реализации этого изобретения описанные здесь покрытые изделия могут иметь следующие низкоэмиссионные, солнечные и/или оптические характеристики, представленные в Таблице 2 при измерении монолитно.
| Таблица 2 | |||
| Низкоэмиссионные/солнечные характеристики (монолитный) | |||
| Характеристика | Общая | Более предпочтительная | Наиболее предпочтительная |
| Rs (Ом/квадрат): | <=6,0 | <=5,0 | <=4,0 |
| En: | <=0,10 | <=0,08 | <=0,06 |
| Tvis (%): | >=50 | >=60 | >=70 |
[0043] Более того, покрытые изделия, включающие покрытия в соответствии с определенными примерными вариантами реализации этого изобретения, имеют следующие оптические характеристики (например, когда покрытие(я) обеспечено(ы) на прозрачной подложке 1 из натриевокальциевосиликатного стекла толщиной от 1 до 10 мм, предпочтительно толщиной примерно 4 мм). В Таблице 3 все параметры измерены монолитно.
| Таблица 3 | ||
| Примерные оптические характеристики (монолитный) | ||
| Характеристика | Общая | Более предпочтительная |
| Tvis (или TY)(осв. C, 2 град): | >=60% | >=70% |
| a∗ t (осв. C, 2°): | от -6 до +6 | от -4 до +4 |
| b∗ t (осв. C, 2°): | от -10 до +10,0 | от -8 до +8 |
| L∗ t: | >=89 | >=90 |
| RfY (осв. C, 2 град): | <=15% | <=12% |
| a∗ f (осв. C, 2°): | от -10 до +10 | от -6 до +6 |
| b∗ f (осв. C, 2°): | от -14,0 до +10,0 | от -10,0 до +5 |
| L∗ f: | 22-30 | 24-27 |
| RgY (осв. C, 2 град): | <=15% | <=12% |
| a∗ g (осв. C, 2°): | от -10 до +10 | от -8 до +8 |
| b∗ g (осв. C, 2°): | от -14,0 до +10,0 | от -10,0 до +8 |
| L∗ g: | 25-38 | 28-37 |
[0044] Более того, покрытые изделия, включающие покрытия в соответствии с некоторыми примерными вариантами реализации этого изобретения, имеют следующие оптические характеристики, когда покрытое изделие представляет собой блок ИС в некоторых примерных вариантах реализации (например, для целей сравнения, когда покрытие предусмотрено на прозрачной подложке из натриевокальциевосиликатного стекла 1 толщиной от 1 до 10 мм, предпочтительно толщиной примерно 4 мм). Отмечается, что величину U измеряют в соответствии со стандартом EN 673.
| Таблица 4 | ||
| Примерные оптические характеристики (блок ИС) | ||
| Характеристика | Общая | Более предпочтительная |
| Tvis (или TY)(осв. C, 2 град): | >=60% | >=70% |
| a∗ t (осв. C, 2°): | от -10 до +10 | от -8 до +8 |
| b∗ t (осв. C, 2°): | от -10 до +10 | от -8 до +8 |
| RoutsideY (осв. C, 2 град): | <=18% | <=16% |
| a∗ out (осв. C, 2°): | от -10 to +10 | от -8 до +8 |
| b∗ out (осв. C, 2°): | от -10,0 to +10,0 | от -9 до +9 |
| RinsideY (осв. C, 2 град): | <=18% | <=16% |
| a∗ inside (осв. C, 2°): | от -10 до +10 | от -8 до +8 |
| b∗ inside (осв. C, 2°): | от -14 до +10 | от -10 до +9 |
| Величина U (ИС) (Вт/(м2·К)): | <=1,25 | <=1,15 |
[0045] Фиг. 2 представляет собой вид в сечении другого примерного варианта реализации этого изобретения. Покрытое изделие варианта реализации по Фиг. 2 включает в себя стеклянную подложку 1, диэлектрический слой 3, диэлектрический затравочный слой 7, отражающий ИК излучение слой 9, верхний контактный слой 11, необязательный(е) диэлектрический(ие) слой(и) 13 (например, оксида олова) и необязательный слой 15 внешнего покрытия. Слой 9 является таким, как описано для слоя 9 выше в связи с вариантом реализации по Фиг. 1. Верхний контактный слой 11 может состоять из таких материалов, как NiCrOx, NiCr или оксид цинка. В некоторых примерных вариантах реализации, когда контактный слой 11 состоит из оксида цинка или включает его, оксид цинка может быть дополнительно легирован галлием. Диэлектрический затравочный слой 7 может также содержать легированный галлием оксид цинка - как описано выше. Также могут быть предусмотрены другие слои. Один или оба из слоев 3 и 13 могут состоять из или включать нитрид кремния, оксинитрид кремния, оксид олова, оксид титана и/или оксинитрид циркония-кремния в некоторых примерных вариантах реализации этого изобретения. Слой 15 может быть или не быть использован в качестве внешнего слоя покрытия в некоторых примерных вариантах реализации этого изобретения. Примерные характеристики, приведенные выше в Таблицах 2-4, могут в определенных случаях относится к варианту реализации по Фиг. 2.
[0046] Фиг. 3 представляет собой вид в сечении другого примерного варианта реализации этого изобретения. Фиг. 3 иллюстрирует, что слой(и) легированного галлием оксида цинка (7, 7') могут быть также использованы в пакетах слоев с двумя слоями серебра в некоторых примерных вариантах реализации этого изобретения. Такие затравочные слои на основе легированного Ga оксида цинка могут также использоваться в различных примерных вариантах реализации в пакетах слоев с тремя слоями серебра или в пакетах слоев с четырьмя слоями серебра. Покрытие в варианте реализации по Фиг. 3 включает в себя отражающие ИК излучение слои 9 и 9' (такие же, как описанные выше для слоя 9), диэлектрические затравочные слои 7, 7' (такие же, как описанные выше для слоя 7), верхние контактные слои 11 и 11' (такие же, как описанные выше для слоя 11), диэлектрические слои 3, 13 (например, нитрида кремния, оксинитрида кремния, оксида титана или т.п.), диэлектрический и возможно внешний слой 15 покрытия, и промежуточный диэлектрический слой 4 (например, на основе оксида металла, такой как оксид олова). Как указано выше, слои 7 и 7' на основе оксида цинка могут быть легированы таким материалом, как Ga, в некоторых примерных вариантах реализации, а верхние контактные слои 11, 11' могут состоять из или включать оксид Ni и/или Cr, или Ti или оксид Ti, в некоторых примерных вариантах реализации. В других примерных вариантах реализации верхние контактные слои 11 и/или 11' могут состоять из или включать оксид цинка, который может быть или не быть легирован галлием. Один или оба из диэлектрических слоев 3, 13 могут состоять из или включать нитрид кремния и/или оксинитрид кремния в некоторых примерных вариантах реализации. Как указано выше, данное конкретное покрытие представлено только в целях приведения примера и не предназначено быть ограничивающим, если это четко не указано в формуле изобретения. Что касается других описанных здесь вариантов реализации, то слой 3 может быть или не быть в непосредственном контакте со стеклянной подложкой 1. Таким образом, в некоторых примерных случаях между подложкой 1 и слоем 3 может быть предусмотрен(ы) другой(ие) слой(и).
[0047] Фиг. 4 иллюстрирует еще один примерный вариант реализации этого изобретения. На Фиг. 4 диэлектрический слой 11 на основе легированного Ga оксида цинка предусмотрен над и контактирующим с отражающим ИК излучение слоем на основе серебра, в дополнение к подобному слою 7, расположенному под и контактирующему со слоем на основе серебра. Слои 3, 13 и 15 являются преимущественно диэлектрическими слоями в данном варианте реализации, причем примерные материалы показаны на Фиг. 4. Вариант реализации по Фиг. 4 включает покрытие, которое включает в себя диэлектрический слой 3, состоящий из или включающий нитрид кремния, диэлектрический затравочный слой 7 из материала, такого как легированный галлием оксид цинка, отражающий ИК излучение слой 9 из серебра или т.п., верхний контактный слой 11 из оксида цинка (который необязательно может быть легирован галлием в некоторых примерных вариантах реализации), диэлектрический слой 13, состоящий из или включающий нитрид кремния или т.п., и внешнее покрытие 15, состоящее из или включающее нитрид кремния, оксинитрид кремния и/или оксинитрид циркония-кремния.
[0048] В некоторых примерных вариантах реализации вариант по Фиг. 4 слои 3 и 13 могут каждый быть толщиной от примерно 100 до 300 Å (наиболее предпочтительно, толщиной примерно 200 Å), слои 7, 11 могут каждый быть толщиной примерно 100-300 Å (наиболее предпочтительно, толщиной примерно 180 Å), отражающий ИК излучение слой 9 может быть толщиной от примерно 80 до 200 Å (наиболее предпочтительно, толщиной примерно 120 Å), а слой 15 может быть толщиной от примерно 100 до 300 Å (наиболее предпочтительно, толщиной примерно 200 Å). Толщины различных слоев могут быть адаптированы к различным возможным применениям покрытия (например, непосредственно после нанесения покрытия или подвергаемого термообработке). Необязательно, еще один контактный слой из NiCrOx может быть предусмотрен между отражающим ИК излучение слоем 9 и контактным слоем 11 на основе оксида цинка в варианте реализации по Фиг. 4 в некоторых примерных вариантах реализации этого изобретения. Слой внешнего покрытия из оксинитрида циркония на Фиг. 4 представлен только в целях приведения примера, и слой 15 может содержать другой диэлектрический материал.
[0049] Вариант реализации по Фиг. 5 показывает в целом, что под затравочным слоем 7 ZnO:Ga может быть предусмотрен диэлектрический(е) слой(и) 3 и что отражающий ИК излучение слой 9, содержащий серебро и/или золото, находится поверх слоя 7 на основе ZnO:Ga и контактирует с ним. Поверх слоя 9 предусмотрен герметизирующий(е) слой(и) 17, хотя между ними могут быть предусмотрены другие слои, например, контактный(е) слой(и). Поверх остальных слоев в пакете может быть предусмотрен диэлектрический(е) слой(и) 21.
[0050] Хотя изобретение было описано в связи с тем, что в настоящее время считается наиболее практичным и предпочтительным вариантом реализации, следует понимать, что изобретение не ограничивается раскрытыми вариантами реализации, а наоборот, предполагается охватывающим различные модификации и эквивалентные компоновки, входящие в пределы сути и объема прилагаемой формулы изобретения.
1. Покрытое изделие, включающее в себя поддерживаемое стеклянной подложкой покрытие, причем покрытие содержит по меньшей мере следующие слои, двигаясь от стеклянной подложки:
диэлектрический нижний контактный слой, содержащий цинк и галлий;
первый отражающий инфракрасное (ИК) излучение слой, содержащий серебро и/или золото, расположенный на подложке поверх и непосредственно контактирующим с нижним контактным слоем, содержащим цинк и галлий, причем первый отражающий ИК излучение слой является ближайшим отражающим ИК излучение слоем к стеклянной подложке, так что между первым отражающим ИК излучение слоем и стеклянной подложкой нет другого отражающего ИК излучение слоя;
верхний контактный слой, содержащий цинк и галлий, при этом первый отражающий ИК излучение слой расположен между и непосредственно контактирующим с нижним контактным слоем, содержащим цинк и галлий, и верхним контактным слоем, содержащим цинк и галлий;
диэлектрический слой, содержащий оксинитрид кремния, на подложке поверх по меньшей мере верхнего контактного слоя, так что верхний контактный слой, содержащий цинк и галлий, расположен между и непосредственно контактирующим с первым отражающим ИК излучение слоем и диэлектрическим слоем, содержащим оксинитрид кремния; и
при этом нижний контактный слой, содержащий цинк и галлий, включает от примерно 0,01 до 10% галлия в % по массе.
2. Покрытое изделие по п. 1, при этом в нижнем контактном слое, содержащем цинк и галлий, и в верхнем контактном слое ионный радиус цинка и ионный радиус галлия отличаются не более чем на примерно 15 пм.
3. Окно, включающее в себя покрытое изделие по п. 1, при этом нижний контактный слой, содержащий цинк и галлий, является практически прозрачным.
4. Покрытое изделие по п. 1, при этом покрытие представляет собой низкоэмиссионное (low-E) покрытие.
5. Покрытое изделие по п. 1, при этом каждый из нижнего контактного слоя и верхнего контактного слоя содержит легированный галлием оксид цинка.
6. Покрытое изделие по п. 1, при этом нижний контактный слой, содержащий цинк и галлий, состоит по существу из легированного галлием оксида цинка.
7. Покрытое изделие по п. 1, при этом каждый из нижнего контактного слоя и верхнего контактного слоя содержит от примерно 0,25 до 10% галлия в % по массе.
8. Покрытое изделие по п. 1, при этом нижний контактный слой, содержащий цинк и галлий, содержит оксид цинка и галлий и включает от примерно 1 до 5% галлия в % по массе.
9. Покрытое изделие по п. 1, при этом ионный радиус цинка и ионный радиус галлия отличаются не более чем на примерно 13,5 пм.
10. Покрытое изделие по п. 1, при этом нижний контактный слой, содержащий цинк и галлий, составляет от примерно 10-300 Ангстрем в толщину.
11. Покрытое изделие по п. 1, при этом покрытие дополнительно содержит второй отражающий ИК излучение слой, который расположен поверх по меньшей мере первого отражающего ИК излучение слоя и верхнего контактного слоя.
