CN105209656B - 具有选定的导热性的硬质材料层 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种硬质材料层体系，其具有多层的层结构，该硬质材料层体系包含交替的层A和层B，其中，层A具有按照原子百分比的组成MeApAOnANmA，而层B具有按照原子百分比的组成MeBpBOnBNmB，其中，该层A的导热性大于该层B的导热性；b.MeA和MeB分别包含Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W和Al组中的至少一种金属；pA表示MeA的原子百分比，pB表示MeB的原子百分比，并且以下条件成立：pA＝pB；nA表示层A中的按照原子百分比的氧浓度，nB表示层B中的按照原子百分比的氧浓度，并且以下条件成立：nA＜nB，并且mA表示层A中的按照原子百分比的氮浓度，mB表示在层B中的按照原子百分比的氮浓度，并且以下条件成立：pA/(nA+mA)＝pB/(nB+mB)。

Description

具有选定的导热性的硬质材料层
本发明涉及硬质材料层体系，包括具有预定导热性的至少一个氮氧化物硬质材料层。本发明还涉及制造具有选定的导热性的氮氧化物硬质材料层的方法，该方法尤其可以适用于难切削材料例如镍基合金和/或钛基合金的切削加工。
背景技术
钛基材料相比于铝基材料或非合金低碳钢具有明显较低的导热性。此外，钛基材料的抗拉强度明显较高。由于λ＝4至16W/mK的低导热性，使得切屑形成过程中的散热在切削时扮演重要角色。因此例如在其他工艺参数相同的情况下，相比于CK45加工，在加工钛基材料时进入刀具的能量多了约30％。这导致更高的切割刀具热负荷，进而加剧刀具磨损。反过来降低了加工钛基材料的技术参数，结果使得钛基材料加工时的生产率以及进而经济性明显低于其它材料。镍基材料如因科镍合金(Inconel)具有耐高温性并因此尤其经常在透平结构中遇到。另外，最高温度下也得到足够高的材料强度。
由于一般对加工钛基材料和镍基材料的切削过程提出严格要求，故工艺参数比较小，进而该方法的生产率和经济性也低。
另外，在切削过程中所导致的高热负荷造成切削刃裂纹(Kammrissbildung)和/或月牙洼磨损(Kolkverschleiss)，这还助长了切削刀具工作表面上的磨蚀磨损机理。根据材料的不同，也观察到了刀刃材料的附着磨损和塑性变形。
另外，实际研究表明：单纯基于AlCrN的层体系以及单纯基于AlTiN的层体系经受与未涂覆基材表面相似的磨损机理，由此这两个层体系都无法带来显著优点。
尽管如此，根据现有技术，还是有一些基于氮氧化物的硬质材料层被视为非常适用于难切削材料的切削加工。
专利文献JP2012192513A例如公开了一种经涂覆的刀具，其涂层允许在湿法切削加工难切削材料如钛基合金时有更高性能。该涂层由一个内层和一个外层构成，其中，该内层是层厚为0.5-3.4μm的钛和铝的氮氧化物层，该外层是层厚为0.8-4.0μm的钛和铝的氮化物层。该氮氧化物层包含沿层厚分布且直径为0.1至1.5μm的微孔。另外，这种氧化物层的组成对应于按照原子百分比的以下关系：(Ti1-xAlx)N1-yOy，其中x为0.4至0.75，y为0.1至0.4。
专利文献JP2009167498A也涉及氮氧化物外表层。在此情况下，氮氧化物外表层通过阳极氧化层厚为5-30μm的基材来产生。由此也降低由过高的压缩内应力造成层错位的风险。这种层的组成由按原子百分比的下式限定：(Me1-aXa)α(N1-x-yCxOy)，其中，Me是选自元素周期表中的元素族4a、5a、6a的一种或多种元素，X是选自Al、Si、B和S组的一种或多种元素，0.10≤a≤0.65，0≤x≤10，0≤y≤10，以及0.85≤α≤1.25。另外，这样的外表层应该具有面心立方结构。
但现有技术没有公开人们如何能制造具有预定导热性的PVD氮氧化物硬质材料层。
发明任务
本发明的任务是提供一种方法，用于制造具有预定导热性的氮氧化物硬质材料层。另外，本发明的任务也是提供一种硬质材料层体系，其包含这样的氮氧化物硬质材料层。该氮氧化物硬质材料层最好应该尤其具有较高的高温耐磨性，从而该硬质材料层能够非常好地适用于难切削材料的切削加工。
尤其想要提供一种实现下列涂层的方法：该涂层具有高耐热性、减弱的导热性、更高的导热性各向异性和进而更长使用寿命，从而实现了在切削加工难切削材料时的生产率提高。
发明内容
本发明的任务通过提供一种用于制造具有预定导热性的硬氮氧化物硬质材料层的方法来完成。另外，本发明涉及硬质材料层体系的制造、经涂覆的刀具的提供以及该刀具用于切削加工难切削材料的用途。
根据本发明，具有预定导热性的硬氮氧化物层尤其能在采用PVD技术情况下来制造。术语“PVD技术”涵盖了下列表面改善方法：其中层材料通过气相被输送到待涂覆的基材表面。在大多数情况下，各个方法根据能量输入类型被分为镀覆、溅射和离子镀。这些方法又可以归类为某些下级方法和变型。对于构件及刀具表面(其在使用中承受强烈摩擦负荷)的涂覆而言，尤其得到良好验证的是：磁控管溅射和/或电弧镀覆类型的PVD方法。
根据本发明，该硬质材料层的导热性通过在层膜沉积过程中添加氧来影响并得以如愿调节。
以下例如结合两个具体研究的层体系：“钛氮氧化物(TiaOcNb-c)和铬氮氧化物(CrdOfNe-f)”来描述基本关系：
分别从单纯的氮化钛(TiaNb)或单纯的氮化铬(CrdNe)出发，可以通过受控的氧添加，在该层中不仅立方相得以保持，而且按照原子百分比的相对于非金属元素含量的金属元素含量(金属/非金属)也得以保持。之所以这是可行的，是因为氧按照1:1比例置换在晶格中的氮。该关系能够通过EDX和XRD测量来证明。
氧添加借助传统的流动控制器被如此控制，即氮氧化物层中的氧含量连续增大，直到能达到期望的导热性。
根据本发明，氮氧化物层中的氧含量应该最好不超过30at％的值。
借助洛克威尔压痕、微压痕、扫描电子显微术(REM)和X射线衍射术(XRD，在室温下以及在升高温度下的试验)能表明与层附着性、层硬度、E模量、层形态、晶粒大小、相状态和结构稳定性相关的层性能未显著变化，即“调节出”的有益层特性(性能相关)未因为在0-30at.％O2的层组分范围内的O2添加而被显著改变。所研究的层的导热性已借助卡希尔(Cahills)方法确定。
层导热性明显受到了在0-30at.％O2的层组成范围内的O2添加的影响。
在图1和图2中，针对层体系Ti-O-N和Cr-O-N，示出了层导热性(从层表面起测量)和层中氧含量之间的联系。
针对这些试验，这些层是借助电弧镀PVD技术沉积的。在涂覆工艺过程中的基材温度和涂覆室内的总压力被相应恒定保持在约450℃和2Pa。氮气和氧气相应作为反应气体被用于氮化物及氮氧化物层的沉积。
针对这两个体系，所述情况可借助恒定散射模型(constant scattering model)来数学描述，如图1和图2所示。这是针对所述情况总结说明。此时，O2添加改变散射截面，即随着O2添加，越来越多地产生干扰晶格振动(量子)传播的晶格缺陷。
在氮化物中，“氧取代氮”通过不同的半径、不同数量的价电子和较高电负性而在材料结构内产生大的无序。缺陷如空晶格位、被占中间晶格位、晶格位错和晶格畸变是可能的。所有这些缺陷不利影响到晶体结构中的量子传播，并因此潜在降低材料导热性。总之，所有缺陷对一般产生氧原子的导热性的影响能被理解为是氧的量子散射截面。只要材料晶体结构没有基本改变且除氮化物外没有生成附加氧化物相，则可以假定恒定(与氧含量无关)的散射截面。这允许通过氧含量来调节导热性。该函数关系由下式表述：
κ(χ)＝κ0/(1+α.χ)
在此，κ(χ)是材料的与氧相关的导热性，κ0是无氧材料中的导热性，χ是氧含量，α是包含散射截面的参数。为了找到参数α，必须生产具有不同氧含量的一系列试样并测量导热性。通过函数κ(χ)对数据的匹配而得到α。
具体地说，本发明所提出的具有可控O2含量(最好在0至30at.％范围内的O2、尤其最好在3至25at.％范围内的O2)的富铝AlTiN基涂层和AlCrN基涂层在考虑了与其它合金元素如Si、B、W、Nb、Y、Mo、Ni相结合的情况下，被用于钛基合金和镍基合金的切削。
通过可控添加O2，这些层体系通过在层内产生所期望的导热性能而针对一定用途得以优化。垂直于该层的导热性最好被最小化(尽量低)，而平行于该层的导热性被最大化(尽量高)，即导热性的各向异性被最大化。
O2浓度不应该太高以致该层体系的机械性能、化学性能和结构性能被明显改变或受到不利影响。
最好获得大于20GPa、更优选大于30GPa的层体系硬度。
本发明的一个实施方式是由Ti-Al-N-O或Cr-Al-N-O构成的层体系，其中，该层内的氧浓度在层厚方向上是分梯度的。
本发明的另一个实施方式是这样的层体系，其中，具有增大的氧浓度和降低的氧浓度的多层以复层(多层)结构形式被交替沉积。
“采取分梯度”可被理解为：O2含量是按要求垂直于基材表面改变的。
“采用多层层体系”也可如下理解：富O2的AlTiN层跟在无O2的AlTiN层后面，以便有目的地增大平行于基材的导热性并降低垂直于基材的导热性。结果就是：热量最佳地散失到切屑中，即离开层/基材体系。
“采用多层层体系”也可如下理解：分别含有或不含O2的AlCrN和AlTiN的交替出现，以便在考虑与其他合金元素如Si、B、W、Nb、Y、Mo、Ni相结合的情况下根据以上描述优化导热性的各向异性。
本发明尤其涉及一种在真空室内通过PVD技术制造金属氮氧化物硬质材料层的方法，其中，该硬质材料层具有按照原子百分比的组成MepOnNm以及预定导热性，其中p+n+m＝100％。根据本发明的方法可以如下实施：
a.该金属氮氧化物硬质材料层的金属元素是通过物理气相沉积从至少一个靶沉积得到的，其中，该靶包含Me，而Me是来自Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W和Al构成的组中的至少一种金属，Me最好也包括来自Y、Ni、B和Si构成的组中的至少一种元素，其中，该靶被用于在不同的工艺过程中，但在采用除了反应气体组成外的相同工艺参数情况下沉积至少三层。
b.氮气作为反应气体被用于沉积第一基准层，该第一基准层是金属氮化物层Mep1On1Nm1，其具有按照原子百分比的氧含量O2-conc1＝n1＝0，其中，第一基准层是在恒定的基材温度Ts和恒定的总涂覆压力P下沉积的。
c.氮气和氧气作为反应气体被用于沉积第三基准层，第三基准层是金属氮氧化物层MeP3On3Nm3，其按照原子百分比的氧含量O2-conc3＝n3最高为30％，优选O2-conc3在20％和30％之间，其中，第三基准层是在与第一基准层沉积时相同的恒定基材温度Ts和相同的恒定总涂覆压力P下沉积的，并且p1＝p3，而p1/(m1+n1)＝p3/(m3+n3)。
d.氮气和氧气作为反应气体被用于沉积第二基准层，第二基准层是金属氮氧化物层MeP2On2Nm2，其具有大于O2-conc1且小于O2-conc3的按照原子百分比的氧含量O2-conc2＝n2，最好O2-conc1在5％和20％之间，其中，第二基准层是在与第一和第三基准层沉积时相同的恒定基材温度Ts和相同的恒定总涂覆压力P下沉积的，并且p1＝p3＝p2，而p1/(m1+n1)＝p3/(m3+n3)＝p2/(m2+n2)。
e.第一、第二和第三基准层的导热性是从每层的层表面开始来测量的。
f.利用第一、第二和第三基准层的氧浓度和导热性的测量值，确定以下公式的关系：
κ(χ)＝κ0/(1+α.χ)
其中：
κ(χ)是硬质材料层体系Me-O-N的与氧有关的导热性，
κ0是第一基准层的导热性，
χ是氧浓度，并且
α是包含散射截面的参数，并且通过使函数κ(χ)适配于数据来提供。
g.利用所述关系来计算在硬质材料层MepOnNn内的何种氧浓度下获得预定导热性，并且计算必须在反应气体的何种氧浓度下执行步骤h的涂覆工艺。
h.硬质材料层MepOnNm是以预定导热性在与基准层相同的工艺参数下沉积，但除了反应气体的氧浓度外，“反应气体的氧浓度”必须首先根据在步骤g中求出的值来调适。
本发明还涉及硬质材料层体系，其沉积在基材表面上并且包含根据前述方法所制造的至少一个硬质材料层MepOnNm。
本发明硬质材料层体系的硬质材料层MepOnNm最好包括立方结构，Me优选至少绝大部分包含钛和铝或者包含铬和铝。
优选地，Ti相对于Al的按照原子百分比的浓度比(即Ti/Al)、或者Cr相对于Al的按照原子百分比的浓度比(即Cr/Al)小于1。
本发明硬质材料层体系的一个特殊实施方式具有沿至少部分层厚的分级的氧浓度。
根据本发明的硬质材料层体系的一个特别优选的实施方式，具有沿多层结构的至少一部分层厚，该多层结构具有交替的层A和层B，层A具有组成MeApAOnANmA，层B具有组成MeBpBOnBNmB，其中，MeA＝MeB，pA＝pB，nA<nB并且pA/(nA+mA)＝pB/(nB+mB)。
硬质材料层体系的上述实施方式的一个优选变型的特点是层A具有nA＝0。
最好如此制造根据本发明的硬质材料层体系，即平行于基材表面的导热性强于垂直于基材表面的导热性。
针对某些用途，例如针对某些材料的成形和切削，采用下列本发明硬质材料层体系尤其是有利的：所述本发明硬质材料层具有至少大于20GPa、最好是大于30GPa的硬度。利用根据本发明的硬质材料层体系，也能涂覆任何构件和刀具。尤其是，涂覆有本发明涂层的切削刀具对于难切削材料如镍基合金和钛基合金的切削加工是极有前途的。
本发明尤其涉及：
-一种硬质材料层体系，其沉积在基材表面上并具有多层的层结构，该硬质材料层体系包含交替的层A和层B，其中，层A具有按照原子百分比的组成MeApAOnANmA，而层B具有按照原子百分比的组成MeBpBOnBNmB，其中，
a.该层A的导热性大于该层B的导热性，
b.MeA和MeB分别包含Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W和Al组中的至少一种金属，
c.pA表示MeA的原子百分比，pB表示MeB的原子百分比，并且以下条件成立：pA＝pB，
d.nA表示层A中的按照原子百分比的氧浓度，nB表示层B中的按照原子百分比的氧浓度，并且以下条件成立：nA<nB，并且
e.mA表示层A中的按照原子百分比的氮浓度，mB表示在层B中的按照原子百分比的氮浓度，并且以下条件成立：pA/(nA+mA)＝pB/(nB+mB)。
-根据前述实施方式的硬质材料层体系，其中，MeA和/或MeB包含Si、B、W、Nb、Y、Mo和Ni组中的至少另一种元素。
-根据前述实施方式之一的硬质材料层体系，其中，MeA＝MeB。
-根据前述实施方式之一的硬质材料层体系，其中，5％≤nB≤30％，并且遵从：pA+nA+mA＝pB+nB+mB＝100％。
-根据前述实施方式之一的硬质材料层体系，其中，nA＝0％。
-根据前述实施方式之一的硬质材料层体系，其中，如此选择nA和nB，即，层A就层硬度和E模量而言、且最好就层形态和/或晶粒大小和/或相状态和/或结构稳定性而言没有显著不同于层B。
-根据前述实施方式之一的硬质材料层体系，其中，“该硬质材料层体系的在平行于基材表面方向上的导热性”大于“该硬质材料层体系的在垂直于基材表面方向上的导热性”。优选的是，硬质材料层体系的硬度大于20GPa，最好大于30GPa。
-根据前述实施方式之一的硬质材料层体系，其中，至少该多层的层结构具有立方结构。
-根据前述实施方式之一的硬质材料层体系，其中，MeA和/或MeB至少绝大部分包含金属铝和/或钛或者金属铝和/或铬。
-根据前述实施方式之一的硬质材料层体系，其中，钛相对于铝的按原子百分比的浓度比即Ti/Al或者铬相对于铝的按原子百分比的浓度比即Cr/Al小于1。
-根据前述实施方式之一的硬质材料层体系，其中，至少一个层A或一个层B沿至少一部分层厚具有分梯度的氧浓度，或者该硬质材料层体系包括至少另一个MepOnNm类型的硬质材料层，最好是作为顶层，其中，n≥0，Me＝MeA并且p＝pA或者Me＝MeB并且p＝pB，该顶层沿至少一部分层厚具有分梯度的氧浓度。
-一种构件或刀具，最好是切削刀具，其涂覆有根据前述实施方式之一的硬质材料层体系。
-将根据前述实施方式之一的涂覆切削刀具用于切削加工难切削材料且最好是镍基合金和/或钛基合金的用途。
-一种制造MepOnNm类型的金属氮氧化物硬质材料层的方法，其具有预定的与氧相关的导热性，即具有预定的与氧相关的导热能力，其中，
a.在含反应气体的气氛中在基材温度Ts和涂覆压力P下，该MepOnNm层在真空涂覆室内通过物理气相沉积从至少一个靶被沉积在基材表面上，
b.采用氮气和氧气作为反应气体，
c.该靶包含Me，并且
d.Me是来自Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W和Al组中的至少一种金属，并且Me最好包含来自组Y、Ni、B和Si中的至少一种元素，
其中，
e.在沉积MepOnNm层时如此控制该真空室内的氧浓度，即遵守事先由关系κ(χ)＝κ0/(1+α.χ)算出的氧浓度值，以便在层沉积过程中调节出在该MepOnNm层中的预定的与氧相关的导热性，其中：
i.κ(χ)是MepOnNm层的与氧相关的导热性，其在层沉积过程在遵守真空涂覆室内的氧浓度情况下产生，
ii.χ是在层沉积过程在真空涂覆室内的氧浓度，
iii.κ0是第一基准层Mep0On0Nm0的导热性，其中，n0＝0％，并且Mep0On0Nm0是在以上关于MepOnNm层沉积所描述的相同的工艺参数下被沉积的，但未采用氧气作为反应气体，而是只采用氮气，
iv.α是包含散射截面的参数，并且通过将以上给出的关系适配于至少另一个第二基准层Mep1On1Nm1的和另一个第三基准层Mep2On2Nm2的试验数据来提供，
其中，Mep1On1Nm1和Mep2On2Nm2在以上关于MepOnNm层的沉积所述的相同的工艺参数下被沉积，但在真空涂覆室内采用不同的氧浓度，最好是Mep1On1Nm1在采用在真空涂覆室内的以下氧浓度情况下被沉积，其导致了在层n1内的在5％至20％之间的按原子百分比的氧浓度，而Mep2On2Nm2在采用以下氧浓度情况下被沉积，其导致了在层n2内的在20％至30％之间的按原子百分比的氧浓度，并且遵从：p0+n0+m0＝p1+n1+m1＝p2+n2+m2＝100％，m1和m2均大于零，p0＝p1＝p2并且p0/(n0+m0)＝p1/(n1+m1)＝p2/(n2+m2)。
优选地，真空涂覆室内的氧浓度尤其在MepOnNm层沉积过程中通过氧浓度调节来控制。

Claims (16)

1.一种硬质材料层体系，其沉积在基材表面上并具有多层的层结构，该硬质材料层体系包含交替的层A和层B，其中，层A具有按照原子百分比的组成MeApAOnANmA，而层B具有按照原子百分比的组成MeBpBOnBNmB，其中，
a.该层A的导热性大于该层B的导热性，
b.MeA和MeB分别包含Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W和Al组中的至少一种金属，
c.pA表示MeA的原子百分比，pB表示MeB的原子百分比，并且以下条件成立：pA＝pB，
d.nA表示层A中的按照原子百分比的氧浓度，nB表示层B中的按照原子百分比的氧浓度，并且以下条件成立：nA<nB，并且
e.mA表示层A中的按照原子百分比的氮浓度，mB表示在层B中的按照原子百分比的氮浓度，并且以下条件成立：pA/(nA+mA)＝pB/(nB+mB)，
其中，5％≤nB≤30％，并且遵从：pA+nA+mA＝pB+nB+mB＝100％，
其中，至少一个层A或一个层B沿至少一部分层厚具有分梯度的氧浓度，或者该硬质材料层体系包括至少另一个MepOnNm类型的硬质材料层，其中，n≥0，Me＝MeA并且p＝pA或者Me＝MeB并且p＝pB，该硬质材料层沿至少一部分层厚具有分梯度的氧浓度。
2.根据权利要求1的硬质材料层体系，其特征是，MeA和/或MeB包含Si、B、W、Nb、Y、Mo和Ni组中的至少另一种元素。
3.根据前述权利要求1或2的硬质材料层体系，其特征是，MeA＝MeB。
4.根据前述权利要求1或2的硬质材料层体系，其特征是，nA＝0％。
5.根据前述权利要求1或2的硬质材料层体系，其特征是，该硬质材料层体系的在平行于基材表面方向上的导热性大于该硬质材料层体系的在垂直于基材表面方向上的导热性。
6.根据前述权利要求1或2的硬质材料层体系，其特征是，该硬质材料层体系的硬度大于20GPa。
7.根据前述权利要求1或2的硬质材料层体系，其特征是，该硬质材料层体系的硬度大于30GPa。
8.根据前述权利要求1或2的硬质材料层体系，其特征是，至少该多层的层结构具有立方结构。
9.根据前述权利要求1或2的硬质材料层体系，其特征是，钛相对于铝的按原子百分比的浓度比即Ti/Al或者铬相对于铝的按原子百分比的浓度比即Cr/Al小于1。
10.根据权利要求1的硬质材料层体系，其特征是，该硬质材料层作为顶层。
11.一种构件或刀具，其涂覆有根据前述权利要求之一的硬质材料层体系。
12.一种根据权利要求11的构件或刀具，所述构件或刀具是切削刀具。
13.将根据权利要求11或12的刀具用于切削加工难切削材料的用途，其中所述难切削材料是镍基合金和/或钛基合金。
14.一种制造MepOnNm类型的金属氮氧化物硬质材料层的方法，其具有预定的与氧相关的导热性，即具有预定的与氧相关的导热能力，其中，
a.在含反应气体的气氛中在基材温度Ts和涂覆压力P下，该MepOnNm层在真空涂覆室内通过物理气相沉积从至少一个靶被沉积在基材表面上，
b.采用氮气和氧气作为反应气体，
c.该靶包含Me，并且
d.Me是来自Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W和Al组中的至少一种金属，
其特征是，
e.在沉积MepOnNm层时如此控制该真空室内的氧浓度，即遵守事先由关系κ(χ)＝κ0/(1+α.χ)算出的氧浓度值，以便在层沉积过程中调节出在该MepOnNm层中的预定的与氧相关的导热性，其中：
i.κ(χ)是MepOnNm层的与氧相关的导热性，其在层沉积过程在遵守真空涂覆室内的氧浓度情况下产生，
ii.χ是在层沉积过程在真空涂覆室内的氧浓度，
iii.κ0是第一基准层Mep0On0Nm0的导热性，其中，n0＝0％，并且Mep0On0Nm0是在以上关于MepOnNm层沉积所描述的相同的工艺参数下被沉积的，但未采用氧气作为反应气体，而是只采用氮气，
iv.α是包含散射截面的参数，并且通过将以上给出的关系适配于至少另一个第二基准层Mep1On1Nm1的和另一个第三基准层Mep2On2Nm2的试验数据来提供，
其中，Mep1On1Nm1和Mep2On2Nm2在以上关于MepOnNm层的沉积所述的相同的工艺参数下被沉积，但在真空涂覆室内采用不同的氧浓度。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，Me包含来自组Y、Ni、B和Si中的至少一种元素。
16.如权利要求14所述的方法，其特征在于，Mep1On1Nm1在采用在真空涂覆室内的以下氧浓度情况下被沉积，其导致了在第二基准层内的在5％至20％之间的按原子百分比的氧浓度，而Mep2On2Nm2在采用以下氧浓度情况下被沉积，其导致了在第三基准层内的在20％至30％之间的按原子百分比的氧浓度，并且遵从：p0+n0+m0＝p1+n1+m1＝p2+n2+m2＝100％，m1和m2均大于零，p0＝p1＝p2并且p0/(n0+m0)＝p1/(n1+m1)＝p2/(n2+m2)。
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