Способ получения низкоэмиссионного покрытия с высоким отношением lsg и неизменным цветом после термообработки

Способ получения низкоэмиссионного покрытия с высоким отношением lsg и неизменным цветом после термообработки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится в целом к пленкам, обеспечивающим высокий коэффициент пропускания и низкий коэффициент излучения, более конкретно, к таким пленкам, осажденным на прозрачные основы.

Предпосылки изобретения

Солнцезащитные стекла широко используются в таких областях, как оконные стекла в зданиях и автомобилях, типично предлагая высокое пропускание видимого света и низкую излучательную способность. Высокое пропускание в диапазоне видимого спектра позволяет пропускать через стеклянные окна больше солнечного света, что желательно во многих сферах применениях окон. Низкая излучательная способность может блокировать инфракрасное (ИК) излучение, снижая нежелательный нагрев внутренних помещений.

В низкоэмиссионных стеклах ИК-излучение в основном отражается при минимальном поглощении и излучении (эмиссии), тем самым снижая количество тепла, переносимого к и от низкоэмиссионной поверхности. Низкоэмиссионные, или low-e панели часто получают, осаждая отражающий слой (например, из серебра) на основу, такую как стекло. Совокупное качество отражающего слоя, например, в отношении текстурирования и кристаллографической ориентации, важно для достижения желаемых характеристик, таких как высокое пропускание видимого света и низкая эмиссионная способность (т.е., высокое отражение тепла). Чтобы обеспечить адгезию, а также защиту, как ниже, так и выше отражающего слоя типично образуют несколько других слоев. Эти различные слои типично включают диэлектрические слои, такие, как нитрид кремния, оксид олова и оксид цинка, чтобы создать барьер между системой слоев и основой, а также окружающей средой, а также чтобы действовать как оптические наполнители и выполнять функцию противоотражательных слоев покрытия в целях улучшения оптических характеристик панели.

Низкоэмиссионные покрытия могут также быть разработаны так, чтобы давать желаемые затеняющие свойства. Когда солнечный свет достигает окна, часть его может пройти через окно, часть может отразиться назад, а часть может поглотиться, что может нагреть различные зоны окна. Часть поглощенного тепла может попасть внутрь дома, нагревая воздух в здании. Таким образом, помимо освещения внутреннего помещения, солнечный свет падает затем на стеклянное окно, и падающее солнечное излучение также может пройти через окно, нагревая дом. Так, коэффициент Solar Heat Gain Coefficient (SHGC) определен как доля солнечной энергии, падающей на окно, которая в конечном счете идет на нагревание здания. Можно применять и другие термины, такие, как солнечное затенение (solar shading) или отношение Light to Solar Gain (LSG), которые используются для описания соотношения между освещением и нагреванием от солнечного излучения. Коэффициент Light to Solar Gain определяется как отношение пропускания видимого света к коэффициенту SHGC. В жаркую погоду желательно иметь стекла с высоким значением LSG. Например, для выпускаемых промышленно покрытий стекла обычно рекомендуется иметь LSG больше 1,8.

Может потребоваться найти компромисс между высоким пропусканием видимого света и высоким отношением LSG. Прозрачные стекла могут давать высокое светопропускание, но также высокий солнечный нагрев, то есть, низкое отношение LSG. Темное стекло может давать низкий солнечный нагрев, но также низкое светопропускание. Стекло с низкоэмиссионным покрытием, содержащим Ag, может обеспечить значительные улучшения в отношении как пропускания видимого света, так и параметра LSG. Однако дальнейшее улучшение LSG затруднительно: например, низкоэмиссионные покрытия, имеющие более толстый слой Ag или содержащие несколько слоев Ag, например, два или три слоя Ag, могут снижать нагрев солнечным светом, но за счет более низкого светопропускания.

Другой желаемой характеристикой покрытий стекла является нейтральность окраски, например, бесцветное стекло. Покрытие стекла не должно обнаруживать видимых оттенков, например, больше красного или синего, чем желательно.

Другой желаемой характеристикой покрытия стекла является температурное соответствие, то есть, близкие характеристики и внешний вид до и после термообработки. Так как стекло может подвергаться, например, закалке, что влечет нагрев стекла до 600-700°C, низкоэмиссионные покрытия могут значительно изменяться в процессе термообработки. Чтобы приспособиться к изменениям при закалке, низкоэмиссионные покрытия могут быть разработаны в варианте, выдерживающем закалку (например, термообработанные) и не подлежащие закалке (не обрабатывавшиеся термически). Пленочная система на выдерживающих закалку вариантах покрытия может быть разработана так, чтобы иметь свойства, совпадающие со свойствами не подлежащих закалке вариантов.

Было бы желательным разработать низкоэмиссионные покрытия, которые могут обеспечивать высокое пропускание видимого света, высокое отношение LSG, нейтральность цвета и термостабильность цветовых и оптических характеристик.

Сущность изобретения

В некоторых вариантах осуществления раскрываются способы получения многослойных покрытий, например, нескольких слоев, отражающих инфракрасное излучение, а также панели с покрытием, полученные этими способами, обнаруживающие минимальное изменение цвета до и после термообработки. Например, добавляя подходящие разделяющие слои между слоями, отражающими инфракрасное излучение, можно снизить интерференцию между покрытиями, что ведет к стойкому отражению цвета, несмотря на высокотемпературные процессы. Разделяющие слои могут включать металлоксидный слой наряду с барьерным слоем из сплава Ni-Nb для слоев, отражающих инфракрасное излучение. Кроме того, металлоксидные слои можно окружить отражающими инфракрасное излучение слоями, например, образуя базовый слой под нижним слоем, отражающим инфракрасное излучение, и защитный слой поверх верхнего слоя, отражающего инфракрасное излучение, что может еще больше улучшить стойкость цвета к тепловому воздействию.

В некоторых вариантах осуществления металлоксидный слой может включать цинк, олово и кислород, образующий оксид цинка-олова такой как Zn₂SnO_x, где x меньше или равен примерно 4. Толщина металлоксидного слоя может составлять от 50 до 100 нм, что, например, достаточно для уменьшения любого взаимодействия между верхней и нижней ИК-отражающими слоистыми системами.

В некоторых вариантах осуществления барьерный слой из сплава Ni-Nb может включать никель, ниобий, титан и кислород, образуя оксид никеля-ниобия-титана, такой как NiNbTiO_x, где x составляет от 10 до 30 ат.%. Например, слой NiNbTiO_x может быть осажден распылением при парциальном давлении кислорода, например, в смеси кислорода и аргона, чтобы контролировать количество кислорода, содержащегося в оксидном барьерном слое. Толщина барьерного слоя из сплава Ni-Nb может составлять от 1 до 5 нм, что, например, достаточно для защиты нижележащего слоя, отражающего инфракрасное излучение.

В некоторых вариантах осуществления металлоксидный слой, например, Zn₂SnO_x, может использоваться как базовый слой для многослойного покрытия, например, под первым отражающим инфракрасное излучение слоем, и как защитный слой для многослойного покрытия, например, на втором отражающем инфракрасное излучение слое. Толщина базового слоя или защитного слоя может составлять от 10 до 40 нм.

Краткое описание чертежей

Для облегчения понимания одинаковые числовые позиции используются, где это возможно, для обозначения одинаковых элементов, общих для фигур. Чертежи выполнены без соблюдения масштаба, и относительные размеры различных элементов на чертежах изображены схематически и не обязательно в масштабе.

Методы согласно настоящему изобретению можно легко понять из рассмотрения следующего подробного описания в сочетании с приложенными чертежами, на которых:

Фиг.1 показывает низкоэмиссионную прозрачную панель 100 согласно некоторым вариантам осуществления.

Фиг.2A-2B показывают системы физического осаждения из паровой фазы (PVD) согласно некоторым вариантам осуществления.

Фиг.3 показывает типичную поточную систему осаждения согласно некоторым вариантам осуществления.

Фиг.4A-4B иллюстрируют другие конфигурации для получения низкоэмиссионных многослойных систем согласно некоторым вариантам осуществления.

Фиг.5A-5B иллюстрируют другие конфигурации для получения низкоэмиссионных многослойных систем согласно некоторым вариантам осуществления.

Фиг.6 иллюстрируют низкоэмиссионную многослойную систему согласно некоторым вариантам осуществления.

Фиг.7 показывает пропускание и отражение для низкоэмиссионной многослойной системы перед и после высокотемпературной обработки, согласно некоторым вариантам осуществления.

Фиг.8 показывает блок-схему напыления слоев покрытия согласно некоторым вариантам осуществления.

Фиг.9 показывает блок-схему напыления слоев покрытия согласно некоторым вариантам осуществления.

Подробное описание изобретения

Ниже в сочетании с приложенными фигурами приводится подробное описание одного или более вариантов осуществления. Детальное описание дается в связи с таким вариантами осуществления, но не ограничивается каким-то частным примером. Объем изобретения ограничен только формулой и охватывает многочисленные альтернативы, модификации и эквиваленты. В следующем описании приводится много конкретных деталей, чтобы обеспечить полное понимание. Эти детали приводятся для примера, и описанные методы могут быть осуществлены на практике в соответствии с формулой изобретения без некоторых или без всех этих конкретных деталей. Для ясности технический материал, который известен в областях техники, относящихся к вариантам осуществления, подробно не описывался, чтобы не затруднять понимание описания.

В некоторых вариантах осуществления описываются способы получения низкоэмиссионных покрытий, которые могут обеспечить высокое пропускание видимого света, высокое отношение LSG и минимальное изменение цвета до и после термообработки, а также описываются панели с покрытием, полученные указанными способами. Низкоэмиссионные покрытия могут включать несколько слоев, отражающих инфракрасное излучение, чтобы повысить коэффициент LSG. Низкоэмиссионные покрытия могут включать оптимизированные материал и толщину, чтобы увеличить способность пропускания видимого света. Кроме того, низкоэмиссионные покрытия могут включать разделяющий слой между несколькими отражающими инфракрасное излучение слоями, например, чтобы уменьшить интерференцию между покрытиями, что приводит к единообразному отражению цвета, несмотря на высокотемпературные процессы.

В некоторых вариантах осуществления разделяющий слой может включать металлоксидный слой, такой как оксид цинка-олова Zn₂SnO_x, где x меньше или равен примерно 4. Толщина металлоксидного слоя может составлять от 50 до 100 нм, что, например, достаточно для уменьшения любого взаимодействия между верхней и нижней отражающими инфракрасное излучение слоистыми системами без значительного ухудшения пропускания видимого света.

В некоторых вариантах осуществления низкоэмиссионные покрытия могут включать барьерный слой из сплава Ni-Nb для отражающих инфракрасное излучение слоев. Барьерный слой из сплава Ni-Nb может включать никель, ниобий и кислород, вместе с титаном, алюминием или хромом. Например, барьерный слой из сплава Ni-Nb может включать оксид никеля-ниобия-титана, такой, как NiNbTiO_x, где x составляет от 10 до 30 ат.%. Например, слой NiNbTiO_x может быть осажден напылением при парциальном давлении кислорода, например, в смеси кислорода и аргона, чтобы контролировать количество кислорода в оксидном барьерном слое. Толщина барьерного слоя из сплава Ni-Nb может составлять от 1 до 5 нм, что, например, достаточно для защиты нижележащего отражающего инфракрасное излучение слоя.

В некоторых вариантах осуществления низкоэмиссионные покрытия могут включать металлоксидный разделяющий слой вместе с барьерным слоем из сплава Ni-Nb.

Низкоэмиссионные покрытия имеют высокое пропускание видимого света и улучшенное отношение LSG (например, LSG > 2), разрешая пройти свету, но блокируя тепло, связанное с солнечным светом. Далее, низкоэмиссионные покрытия могут быть термостойкими, например, обеспечивая минимальное изменение цвета покрытий стекла после воздействия высокой температуры, например, R_gΔΕ<3 (изменение цвета при отражении со стороны стекла).

В некоторых вариантах осуществления описаны способы и устройства для получения панелей с покрытием. Панели с покрытием могут включать образованные на них слои, такие, как отражающий инфракрасное излучение тонкий слой с низким удельным сопротивлением, содержащий проводящий материал, такой, как серебро. Отражающий инфракрасное излучение слой может включать проводящий материал, причем степень отражения пропорциональна удельной проводимости. Таким образом, металлический слой, например, серебро, может использоваться как слой, отражающий инфракрасное излучение, в низкоэмиссионных покрытиях. Чтобы предотвратить снижение проводимости отражающего инфракрасное излучение слоя, например, слоя серебра, например, вследствие окисления при осаждении следующих слоев или из-за последующего высокотемпературного отжига, на слое серебра можно сформировать барьерный слой.

В некоторых вариантах осуществления описываются улучшенные прозрачные панели с покрытием, такие, как стекло с покрытием, которые имеют приемлемое пропускание видимого света и отражение инфракрасного излучения. Описаны также способы получения улучшенных прозрачных панелей с покрытием, которые содержат особые слои в многослойной системе покрытия.

Прозрачные панели с покрытием могут включать стеклянную основу или любые другие прозрачные основы, такие, как основы, изготовленные из органических полимеров. Прозрачные панели с покрытием могут использоваться для окон, например, окон в автомобилях и зданиях, в остекленных крышах или в стеклянных дверях, как в монолитном остеклении, так и в стеклопакетах с или без пластмассового промежуточного слоя или наполненного газом изолированного пространства.

Фиг.1 показывает пример низкоэмиссионной прозрачной панели 100 согласно некоторым вариантам осуществления. Прозрачная низкоэмиссионная панель может содержать стеклянную основу 110 и низкоэмиссионную (low-e) многослойную систему 105, образованную поверх стеклянной основы 110. Стеклянная основа 110 в некоторых вариантах осуществления сделана из стекла, такого, как боросиликатное стекло, и имеет толщину, например, от 1 до 10 миллиметров (мм). Основа 110 может быть квадратной или прямоугольной и иметь в ширину примерно 0,5-2 метра (м). В некоторых вариантах осуществления основа 110 может быть сделана, например, из пластмассы или поликарбоната.

Низкоэмиссионная многослойная система 105 может содержать нижний защитный слой 120, отражающую инфракрасное излучение слоистую систему 107, верхний оксидный слой 170, слой оптического наполнителя 180 и верхний защитный слой 190. Отражающая инфракрасное излучение слоистая система 107 может включать нижний оксидный слой 130, затравочный слой 140, отражающий слой 150 и барьерный слой 160. Некоторые слои могут быть факультативными, и можно добавлять другие слои, такие, как граничные слои или адгезионные слои. Характерные детали относительно функций, обеспечиваемых каждым слоем 120-190, приводятся ниже.

Различные слои в многослойной low-e системе 105 могут быть образованы последовательно (т.е., снизу вверх) на стеклянной основе 110, применяя метод физического осаждения из паровой фазы (PVD) и/или механизм реактивного (или плазменного) напыления. Например, слои можно осадить напылением, используя различные способы и оборудование, например, мишени могут распыляться в условиях постоянного тока (DC), импульсного DC, переменного тока (AC), радиочастотного напряжения (RF) или в любых других подходящих условиях. В некоторых вариантах осуществления многослойная low-e система 105 образована поверх всей стеклянной основы 110. Однако в других вариантах осуществления многослойная low-e система 105 может быть образована только на отдельных участках стеклянной основы 110.

Нижний защитный слой 120 образован на верхней поверхности стеклянной основы 110. Нижний защитный слой 120 может включать нитрид кремния, оксинитрид кремния или другой нитридный материал, такой, например, как SiZrN, чтобы защитить другие слои в системе 105 от диффузии из основы 110 или чтобы улучшить способность снижать мутность. В некоторых вариантах осуществления нижний защитный слой 120 выполнен из нитрида кремния и имеет толщину, например, примерно от 10 нм до 50 нм, например, 25 нм.

Базовый слой 130 образован на нижнем защитном слое 120 и выше стеклянной основы 110. Нижний оксидный слой предпочтительно состоит из металла или металлического сплава и может служить противоотражательным слоем. Нижний металлоксидный слой 130 может повысить степень кристалличности отражающего слоя 150, например, повышая кристалличность затравочного слоя 140 для отражающего слоя 150, как будет подробнее описано ниже.

Слой 140 может использоваться, чтобы дать затравку для ИК-отражающего слоя: например, слой оксида цинка, осаждаемый перед осаждением серебряного отражающего слоя, может обеспечить слою серебра более низкое удельное сопротивление, что может улучшить его отражающую способность. Затравочный слой 140 может содержать металл, такой, как титан, цирконий и/или гафний, или металлический сплав, как оксид цинка, оксид никеля, оксид никеля-хрома, оксиды никелевых сплавов, оксиды хрома или оксиды хромовых сплавов.

В некоторых вариантах осуществления затравочный слой 140 может состоять из металла, такого как титан, цирконий и/или гафний, и иметь толщину, например, 50 Å или меньше. Обычно затравочные слои являются относительно тонкими слоями материалов, образованными на поверхности (например, основы), чтобы способствовать получению особых характеристик последующего слоя, образуемого на поверхности (например, на затравочном слое). Например, затравочные слои могут использоваться, чтобы повлиять на кристаллическую структуру (или кристаллографическую ориентацию) следующего слоя, что иногда называется "темплетированием." Более конкретно, взаимодействие материала следующего слоя с кристаллической структурой затравочного слоя заставляет кристаллы следующего слоя формироваться в особой ориентации.

Например, металлический затравочный слой используется, чтобы облегчить рост отражающего слоя в особой кристаллографической ориентации. В некоторых вариантах осуществления металлический затравочный слой является материалом с гексагональной кристаллической структурой, который образован в кристаллографической ориентации (002), промотирующей рост отражающего слоя в ориентации (111), когда отражающий слой имеет гранецентрированную кубическую кристаллическую решетку (например, серебро), что предпочтительно в области low-e панелей.

В некоторых вариантах осуществления кристаллографическая ориентация может быть охарактеризована методом рентгеновской дифракции, который основан на исследовании интенсивности рассеянного рентгеновского излучения, падающего на слой, например, слой серебра или затравочный слой, как функции таких характеристик рентгеновского излучения, как угол падения и угол рассеяния. Например, затравочный слой из оксида цинка может обнаруживать выраженный пик (002) и более высокие порядки на дифрактограмме θ-2Θ. Это предполагает присутствие кристаллитов оксида цинка в соответствующих плоскостях, ориентированных параллельно поверхности основы.

В некоторых вариантах осуществления выражения "слой серебра, имеющий кристаллографическую ориентацию (111)", или "затравочный слой из оксида цинка, имеющий кристаллографическую ориентацию (002)", подразумевают, что существует кристаллографическая ориентация (111) в слое серебра или кристаллографическая ориентация (002) в затравочном слое оксида цинка, соответственно. Кристаллографическую ориентацию можно определить, например, наблюдая выраженные кристаллографические пики при рентгенодифракционном исследовании.

В некоторых вариантах осуществления затравочный слой 140 может быть сплошным и покрывать всю основу. Альтернативно, затравочный слой 140 может быть образован не совсем сплошным. Затравочный слой может быть распределен по поверхности основы таким образом, чтобы каждая зона затравочного слоя была отделена по горизонтали от других зон затравочного слоя по поверхности основы и не полностью покрывала поверхность основы. Например, толщина затравочного слоя 150 может соответствовать монослою или быть меньше, например, составлять от 2,0 до 4,0 Å, и разделение между участками слоя может быть результатом образования такого тонкого затравочного слоя (т.е., такой тонкий слой не может образовать сплошной слой).

Отражающий слой 150 образован на затравочном слое 140. ИК-отражающий слой может быть металлической отражающей пленкой, как серебро, золото или медь. Обычно ИК-отражающая пленка содержит хороший проводник электрического тока, блокирующий прохождение тепловой энергии. В некоторых вариантах осуществления отражающий слой 150 выполнен из серебра и имеет толщину, например, 100 Å. Так как отражающий слой 150 образован на затравочном слое 140, например, благодаря кристаллографической ориентации (002) затравочного слоя 140 облегчается рост серебряного отражающего слоя 154 в кристаллографической ориентации (111), что приводит к низкому поверхностному сопротивлению, дающему низкий коэффициент излучения панели.

Благодаря промотированию кристаллографической ориентации (111) отражающего слоя 150 затравочным слоем 140, улучшаются удельная проводимость и коэффициент излучения отражающего слоя 150. В результате можно образовать более тонкий отражающий слой 150, который все еще обеспечивает достаточные отражающие свойства и пропускание видимого света. Кроме того, уменьшенная толщина отражающего слоя 150 позволяет использовать меньше материала для каждой изготавливаемой панели, тем самым улучшая производительность и эффективность производства, повышая продолжительность эксплуатации мишени (например, из серебра), используемой для образования отражающего слоя 150, и снижая совокупные производственные расходы.

Кроме того, затравочный слой 140 может обеспечить барьер между металлоксидным слоем 130 и отражающим слоем 150, снижая вероятность любых реакций материала отражающего слоя 150 и кислорода в нижнем металлоксидном слое 130, особенно во время последующих процессов нагревания. В результате можно снизить удельное сопротивление отражающего слоя 150, улучшая, таким образом, характеристики отражающего слоя 150 в результате снижения коэффициента излучения.

На отражающем слое 150 образован барьерный слой 160. Барьерный слой 160 может включать никель, ниобий, титан, алюминий, хром и кислород. Чтобы слой серебра был как можно более чистым, очень важен слой, находящийся непосредственно на слое серебра (например, барьерный слой), для защиты серебра от окисления, например, в процессе реактивного распыления в присутствии кислорода при осаждении последующих слоев. Кроме того, этот барьерный слой может защищать слой серебра от реакций с кислородом, диффундирующим в процессе закалки стекла, или при длительном использовании, когда стеклянная деталь может подвергаться действию влаги или окружающей среды.

Помимо способности препятствовать диффузии кислорода, для барьерного слоя желательны и другие свойства. Например, так как барьерный слой находится непосредственно на слое серебра, желательна низкая растворимость или отсутствие растворимости барьерного материала в серебре, чтобы минимизировать взаимодействие между барьерным слоем и серебром на границе раздела. Реакция между барьерным слоем и серебром может вводить примеси в слой серебра, потенциально снижая его удельную проводимость.

В некоторых вариантах осуществления на слое, отражающем инфракрасное излучение, могут быть сформированы барьерные структуры, чтобы защитить отражающий инфракрасное излучение слой от диффузии примесей, одновременно обнаруживая хорошую адгезию и хорошие оптические свойства, например, в процессе изготовления.

На барьерном слое 160 образован верхний оксидный слой 170, который может действовать как противоотражательная пленочная система, содержащая единственный слой или несколько слоев разного функционального назначения. Противоотражательный слой 170 может служить для снижения отражения видимого света и выбирается на основе коэффициента светопропускания, показателя преломления, адгезии, химической стойкости и термостабильности. В некоторых вариантах осуществления противоотражательный слой 170 содержит оксид олова, предлагая высокую термостабильность свойств. Противоотражательный слой 170 может также включать диоксид титана, нитрид кремния, диоксид кремния, оксинитрид кремния, оксид ниобия, SiZrN, оксид олова, оксид цинка или любой другой подходящий диэлектрический материал.

Слой 180 оптического наполнителя можно использовать, чтобы обеспечить надлежащую толщину многослойной low-e системы, например, чтобы придать противоотражательные свойства. Слой оптического наполнителя предпочтительно имеет высокое пропускание видимого света. В некоторых вариантах осуществления слой 180 оптического наполнителя может быть выполнен из оксида олова и иметь толщину, например, 100 Å. Слой оптического наполнителя может использоваться для тонкой подстройки оптических свойств low-e панели 100. Например, толщина и показатель преломления слоя оптического наполнителя могут использоваться для увеличения толщины слоя до нескольких длин волн падающего света, эффективно снижая отражение и улучшая светопропускание.

Верхний защитный слой 190 можно использовать для защиты всей системы пленочных слоев, например, чтобы защитить панель от физического или химического истирания. Верхний защитный слой 190 может быть наружным защитным слоем, таким, как нитрид кремния, оксинитрид кремний, оксид титана, оксид олова, оксид цинка, оксид ниобия или SiZrN.

В некоторых вариантах осуществления можно использовать адгезионные слои, чтобы обеспечить адгезию между слоями. Адгезионные слои могут быть выполнены из металлического сплава, такого, как никель-титан, и иметь толщину, например, 30 Å.

В зависимости от используемых материалов некоторые слои многослойной low-e системы 105 могут иметь несколько общих элементов. Например, такая многослойная система может использовать материал на основе цинка в оксидных диэлектрических слоях 130 и 170. В результате, для получения многослойной low-e системы 105 можно использовать относительно малое число разных мишеней.

Далее, при изготовлении низкоэмиссионных панелей с покрытием могут применяться высокотемпературные процессы, например, чтобы отжечь осажденные пленки или чтобы закалить стеклянную основу. Высокотемпературные процессы могут отрицательно влиять на низкоэмиссионное покрытие, например, изменяя структуру или оптические свойства, например, показатель преломления n или коэффициент поглощения k пленок покрытия. Таким образом, желательна стабильность оптических свойств при повышенных температурах, например, барьерный материал мог бы иметь низкий коэффициент экстинкции, например, низкое поглощение видимого света, как в металлической, так и в оксидной форме.

В некоторых вариантах осуществления покрытие может включать несколько отражающих инфракрасное излучение слоистых систем 107, например, две или три отражающие инфракрасное излучение слоистые системы с двумя, соответственно тремя отражающими инфракрасное излучение слоями серебра.

В некоторых вариантах осуществления описывается влияние способа осаждения слоев, наносимых на серебряный проводящий слой, на качество серебряного проводящего слоя. Так как проводящий слой серебра желательно является тонким, например, толщиной менее 20 нм, чтобы обеспечить высокое пропускание видимого света, на качество проводящего слоя серебра можно повлиять осаждением следующего слоя, такого, как барьерный слой или противоотражательный слой.

В некоторых вариантах осуществления описываются способы нанесения покрытия распылением, которые могут применяться для осаждения барьерного слоя на проводящий слой. Например, барьерный слой может защищать слой, отражающий инфракрасное излучение, от окисления. Оксидный слой может действовать как противоотражательный слой. Материалы барьерного слоя могут ослаблять реакции в нижележащем проводящем слое, такие, как окисление, не допуская ухудшения удельного сопротивления и коэффициента излучения.

В некоторых вариантах осуществления барьерный слой из сплава может напыляться из сплавной мишени или совместно распыляться из разных элементарных мишеней на одну и ту же основу. В способе может использоваться кислород, чтобы сделать пленку окисленной, или он может проводиться в чистом Ar (при этом будет осаждаться чисто металлический барьерный слой) с последующим воздействием кислородной среды, например, при осаждении следующего металлоксидного слоя или при следующем процессе окислительного отжига.

Фигуры 2A-2B иллюстрируют системы физического осаждения из паровой фазы (PVD) согласно некоторым вариантам осуществления. На Фиг.2A PVD-система 200, обычно называемая также распылительной системой или системой распылительного осаждения, включает корпус, который задает или ограничивает технологическую камеру 240, основу 230, сборку-мишень 210 и химически активные соединения, доставляемые из внешнего источника 220. Во время осаждения мишень бомбардируют ионы аргона, которые выбивают частицы и распыляют их на основу 230. Распылительная система 200 может осуществлять пластовое осаждение на основу 230, образуя напыленный слой, который покрывает всю основу, например, площадь основы, которую могут достигать распыляемые частицы, образованные из сборки-мишени 210.

Материалы, используемые в мишени 210, могут включать в себя, например, никель, ниобий и титан для барьерного слоя, серебро для слоя, отражающего инфракрасное излучение, и другие металлы для других слоев. Кроме того, материалы, используемые в мишенях, могут включать кислород, азот или комбинацию кислорода и азота, чтобы образовать оксиды, нитриды и оксинитриды вышеописанных металлов. Другие мишени могут использоваться для осаждения различных слоев low-e покрытия, в дополнение к барьерному слою. Кроме того, хотя показана всего одна сборка-мишень 210, могут использоваться дополнительные сборки-мишени. По существу, можно использовать различные комбинации мишеней, чтобы получить, например, описанные выше диэлектрические слои. Например, в некоторых вариантах осуществления, в которых диэлектрическим материалом является оксид цинка-олова, цинк и олово могут обеспечиваться по отдельности цинковой и оловянной мишенями, или они могут обеспечиваться единственной мишенью из сплава цинк-олово. Сборка-мишень 210 может содержать серебряную мишень, и вместе с ионами аргона напылять слой серебра на основу 230. Сборка-мишень 210 может включать мишень из металла или металлического сплава и вместе с химически активными соединениями кислорода осаждать напылением слой металлоксидного сплава.

Система 200 распылительного осаждения может включать другие компоненты, такие, как опора основы для поддержания основы. Опора основы может включать вакуумный присос, электростатический держатель или другие известные механизмы. Опора основы может быть способна вращаться вокруг своей оси, которая перпендикулярна поверхности основы. Кроме того, опора основы может двигаться в вертикальном направлении или в горизонтальном направлении. Следует понимать, что вращение и движение в вертикальном или горизонтальном направлениях могут быть достигнуты с известными приводными механизмами, которые включают в себя электромагнитные приводы, линейный приводы, червячные механизмы, ходовые винты, ротационный проходной привод с дифференциальным насосом и т.д.

В некоторых вариантах осуществления опора основы содержит электрод, который соединен с источником питания, например, чтобы обеспечить на основе радиочастотное или постоянное напряжение смещения, или чтобы создать среду плазмы в технологической камере 240. Сборка-мишень 210 может содержать электрод, который соединен с источником питания, чтобы создавать плазму в технологической камере. Сборка-мишень 210 предпочтительно ориентирована к основе 230.

Система 200 распылительного осаждения может также содержать источник питания, соединенный с электродом мишени. Источник питания подает мощность на электроды, вызывая, по меньшей мере в некоторых вариантах осуществления, распыление материала из мишени. Во время распыления в технологическую камеру 240 можно вводить инертные газы, такие, как аргон или криптон, через газовпускной патрубок 220. В вариантах осуществления, в которых используется реактивное распыление, могут также вводиться химически активные газы, такие, как кислород и/или азот, которые взаимодействуют с частицами, выбрасываемыми из мишеней, образуя оксиды, нитриды и/или оксинитриды на основе.

Система 200 распылительного осаждения может также содержать систему управления (не показана), содержащую, например, процессор и память и функционально связанную с другими компонентами, которая предназначена для регулирования их действий в целях осуществления описанных здесь способов.

Фиг.2B показывает распылительную систему, содержащую мишени совместного распыления, согласно некоторым вариантам осуществления. Камера 205 распылительного осаждения может включать две мишени 212 и 214, помещенные в среду плазмы 245, содержащую химически активные соединения, доставляемые из внешнего источника 225. Например, мишени 212 и 214 могут содержать первый металлические элементы базового слоя из оксидного сплава, например, Zn и Sn, вместе с химически активным соединением кислорода, чтобы осадить базовый слой из оксидного сплава цинк-олово на основу 230. Эта конфигурация служит лишь примером, и можно использовать другие конфигурации распылительной системы, такие, как единственная мишень, содержащая сплав.

В некоторых вариантах осуществления описаны способы и устройства для получения низкоэмиссионных панелей, включающие формирование слоя, отражающего инфракрасное излучение, ниже или выше барьерной структуры, которая содержит оксидный сплав титана и алюминия. Панели могут иметь оптимальное отражение инфракрасного излучения, улучшенную нейтральность цвета, термостабильность и долговечность, например, благодаря барьерному слою, защищающему слой, отражающий инфракрасное излучение, не ухудшая характеристики low-e покрытия.

В некоторых вариантах осуществления раскрываются способы получения низкоэмиссионных панелей в устройствах для нанесения покрытия большой площади. Можно предусмотреть транспортный механизм для перемещения основы под одной или несколькими распыляемыми мишенями, чтобы нанести слой ниже проводящего слоя перед осаждением барьерного слоя, противоотражательного слоя, вместе с другими слоями, такими, как поверхностный защитный слой.

В некоторых вариантах осуществления описываются поточные системы осаждения, содержащие транспортный механизм для передвижения основ между пунктами осаждения.

Фиг.3 показывает типичную поточную систему осаждения согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения. Транспортный механизм 370, такой как ленточный конвейер или совокупность роликов, может перемещать основу 330 между разными пунктами распылительного осаждения. Например, основу можно поместить в пункте #1, имеющем сборку-мишень 310A, затем переместить в пункт #2, имеющий сборку-мишень 310B, и затем переместить в пункт #3, имеющий сборку-мишень 310C. Пункт #1, содержащий мишень 310A, может быть пунктом нанесения серебра, где напыляется отражающий инфракрасное излучение слой, содержащий серебро. Пункт #2, содержащий мишень 310B, может быть пунктом осаждения барьерного слоя, где напыляется металлический сплав, содержащий титан, никель и ниобий. Как показано, пункт #2 содержит единственную мишень 310B. Однако можно использовать и другие конфигурации, такие, как система совместного распыления, содержа