CN110770185A - 着色窗玻璃及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

窗玻璃,其包含玻璃基材,在所述玻璃基材上沉积有包含至少一个层的涂层,所述层由包含分散在氧化物的无机基质中的金属纳米颗粒的材料构成,其中所述金属纳米颗粒由选自银、金、铂、铜和镍的金属或由这些金属中的至少两种构成的合金制成,其中所述基质包含选自钛、硅和锆的至少一种元素的氧化物,基本上由选自钛、硅和锆的至少一种元素的氧化物构成或由其构成,并且其中在所述材料中的原子比M/Me小于1.5,M表示在所述层中存在的所述钛、硅和锆的组中的元素的所有原子,Me表示在所述层中存在的银、金、铂、铜和镍的组的金属的所有原子。

Description

着色窗玻璃及其制备方法
本发明涉及一种着色窗玻璃,获得该着色窗玻璃的方法和允许实施该方法的设备。本发明特别应用于玻璃基材的表面处理领域,以便在其上沉积赋予其合适着色的涂层,而不需要向初始玻璃组合物中添加另外的金属氧化物。通常,所述处理目的为通过简单地沉积薄层形式的涂层来改变窗玻璃,特别地由浮法玻璃类型的工业方法得到的无色平板玻璃的表面外观,以在其成形后为其赋予颜色,所述涂层由在可见光范围内具有吸收峰的材料形成。
在用于建筑物的窗玻璃的领域中,已经进行了大量的研究,以开发具有各种性能的新型窗玻璃:阳光控制窗玻璃、自清洁窗玻璃等。还日益寻求找到结合了多种性能的窗玻璃,尤其是具有一种或多种功能性的着色窗玻璃,所述功能性例如阳光控制、热绝缘(低发射率窗玻璃)、电磁屏蔽、加热、亲水或疏水功能、光催化(自清洁窗玻璃)、在可见光范围内的反射水平的改变(抗反射窗玻璃或反射镜)。
当希望获得任选具有特定功能性的着色玻璃时,目前的工业方法在于向浮法玻璃的熔浴中加入颜料(通常为金属氧化物)。在玻璃制备时,根据窗玻璃所需的最终颜色,可以使用不同金属氧化物:CuO用于红色着色,MnO用于紫色着色,CoO用于蓝色着色。由此获得在其本体中着色的玻璃。
尽管该方法实施相对简单,但它具有主要缺点。在生产玻璃时使用颜料污染熔浴,并且意味着需要在特定的浴中制备合适的颜色。
特别地,颜色的改变总是需要制备过渡玻璃:因此,大量玻璃被损失,直到获得所需的着色。这意味着生产的大量损失,以及装置的生产率的大量损失,如果希望改变其着色,则导致窗玻璃成本的大量增加。因此,这种方法缺乏用于适应着客户的不断变化的需求的灵活性。
在生产这种着色玻璃时,允许提高灵活性的一个有利解决方案在于在其上沉积由着色层组成或包含着色层的涂层,在这种情况下,所述涂层的色度特征应该是可容易调节和改变的。
根据用于获得这种涂层的第一种已知方法,使用在银金属颗粒或另一种贵金属颗粒存在下使金属醇盐聚合的溶胶-凝胶法。然而,这种方法是昂贵的,并且不可能通过这种方法将几纳米或几十纳米的均匀层沉积到大尺寸,即通常为"巨大"尺寸(6000mm×3210mm)的玻璃基材如PLF上。
已知地,根据多种不同的技术,也可以在气相中进行用给定材料的一个或多个薄层涂覆基材:
根据称为“热解”的第一种方法,以气态、液态或固态形式提供的待沉积产物的前体在热基材上(T>500℃)分解。在气态前体的情况下,该方法被称为术语AP-CVD(常压化学气相沉积)或更一般地称为热CVD。本发明不涉及这些方法。
根据第二种沉积方法,使用称为“阴极溅射”或“磁控溅射”的方法,其在于通过在次级真空和磁场中溅射沉积待沉积的材料或材料的前体。例如,在专利US6214183中描述了这种设备的实施例。
第三种方法,其最初在微电子领域得到发展,并称为PE-CVD(等离子体增强化学气相沉积),已被描述。根据该方法,不使用由待沉积材料制成的靶,而是将其前体以气体形式被注入并在等离子体放电中分解。这种方法通常在10mTorr至500mbar(1Torr=133Pa,1bar=0.1MPa)的压力下进行。该基材通常在室温下使用或加热至相对低的温度(例如低于350℃)以确保沉积层的机械和粘合性能。由于施加在基材上的适度温度,该技术可用于涂覆热敏基材如由塑料聚合物形成的基材。这种方法描述于例如专利申请EP0149408中。
磁控管溅射和(在较小范围上)PE-CVD方法需要在真空下的设备中实施,并因此,单独采用,具有非常有限的灵活性。
已知允许通过称为靶的真空磁控管溅射的技术来制备主要由金属纳米颗粒和电介质层形成的层堆叠体的沉积方法。例如,公开物“Preparation and opticalcharacterization of Au/SiO2 composite films with multilayer structure, H. B.Liao, Weijia Wen, G. K. L. Wong, Journal of Applied Physics, 2003, Vol. No.93, 4485”描述了吸收在约530nm的波长并在透射中具有红色的SiO2/Au堆叠体的制备。
专利申请WO2010/106370描述了一种用于将涂层沉积到基材上的方法,其中通过CVD、AP-CVD或热解将前体的溶液沉积到升温至330-370℃的基材上,以获得铝掺杂的锡、钛或锌氧化物的基体膜,在其中掺入金纳米颗粒。这种方法似乎不是足够灵活的或不适于工业规模应用,尤其是不适于在由浮法方法得到的平板玻璃基材上对大尺寸玻璃的着色,如前所述,平板玻璃基材的宽度通常为几米的量级。
因此,根据第一方面,本发明的目的是提出一种窗玻璃及其获得方法,该方法允许进行这种解决方案,即沉积这种涂层,该涂层的色度可容易地调节。因此,根据主要方面,本发明的目的是窗玻璃,在其表面上包含改变其颜色的层,该层的特性是可容易调整,以便最终赋予所述窗玻璃所需的色度。
更特别地,本发明的一个目的是通过提出一种可调制的制备方法来克服先前提出的问题,并且该方法允许快速和灵活地调整对于窗玻璃所需的色度,而且所述方法是经济的并且不会导致浮法玻璃生产的任何明显损失。
根据本发明,描述了一种窗玻璃,其通过包括在玻璃基材上沉积涂层的方法获得,所述玻璃基材原则上最初是无色的(在本领域中通常称为透明玻璃),所述涂层赋予窗玻璃以适合的颜色。然而,在不背离本发明的情况下,基材可能已经着色,根据本发明的涂层的沉积这时用于改变其色度。
本发明的实施提供了几个优点。首先,着色完全独立于玻璃的制备而进行,特别是对于无色玻璃而言。因此,可以制备玻璃而不需要预先规定其着色。薄层也使得可以获得少量的着色玻璃;因此,本发明的方法更能适应需求和灵活。凭借本发明,可以生产不同颜色和不同比例的层,并且这样做不会造成大量玻璃的中间损失。
根据第一方面,本发明更具体地涉及可以通过下述方法之一获得并且包含玻璃基材的窗玻璃,在所述玻璃基材上存在层,所述层是单一层或者制层堆叠体中存在,所述层由包含分散在氧化物的无机基质中的金属纳米颗粒的材料构成,所述金属纳米颗粒由选自银、金、铂、铜和镍的至少一种金属制成,或者所述金属颗粒由这些金属中的至少两种形成的合金制成,所述基质包含选自钛、硅和锆的至少一种元素的氧化物或者这些元素中的至少两种的混合物,所述材料在可见光范围内具有等离子体激元吸收峰。优选地,所述基质基本上由所述氧化物构成或由所述氧化物构成。
根据本发明,造所述层中的原子比M/Me小于1.5,其中M表示在所述层中存在的所述钛、硅和锆的组中的元素的所有原子,Me表示在所述层中存在的由银、金、铂、铜和镍构成的组中的金属的所有所述原子。
优选地,所述原子比小于1.4,甚至小于1.3。更优选地,所述比率小于1.2,甚至小于1.0,或甚至小于0.9,或甚至小于0.8,或非常优选地小于0.7。
特别地,在根据本发明的这种优选的窗玻璃中:
-金属原子Me占在构成该层的材料中存在的原子的20%至50%,优选地占在构成该层的材料中存在的原子的25%至45%,非常优选地占在构成该层的材料中存在的原子的30%至40%。
-金属原子Me占在构成该层的材料中存在的所有M、Me和O原子的20%至50%。
-元素M的原子一起占在构成该层的材料中存在的原子的10%至40%,优选地占在构成该层的材料中存在的原子的15%至30%,非常优选地占在构成该层的材料中存在的原子的20%至30%。
-元素M的原子一起占在构成层的材料中存在的所有M、Me和O原子的10%至40%。
-该层的厚度为5-100nm,甚至4-70nm,尤其是5-50nm,非常优选6-20nm。
-无机基质由氧化钛TiOx构成或基本上由氧化钛TiOx构成,其中1≤x≤2。
-金属Me是单一的和/或是银Ag。
-金属纳米颗粒具有球形,尤其基本上圆形或椭圆形,所述颗粒的最大尺寸,如通过透射电子显微镜(MET)测量的最大尺寸,具有2-20nm,优选4-15nm,更优选4-10nm的(算术)平均值。
-金属纳米颗粒以从该层的每个表面到所述层的中心的递增的浓度梯度分布在该层中,银颗粒的浓度在该层的中心处是显著最大的。
-该窗玻璃还包括至少一个沉积在相对于玻璃基材的所述层上方的上层,所述上层由电介质材料制成。为了本说明书的目的,术语"电介质材料"特别是指其电阻率初始大于1010欧姆-米(Ω.m)的任何材料。然而,这些材料可以是掺杂的以改善它们的导电性,从而提高它们的阴极溅射效率。例如,用于根据本发明的堆叠体中的Si3N4层可以包括铝。
-根据本发明的这种优选实施方案,在根据本发明的着色层上沉积由电介质材料制成的保护层使得可以提高所述涂层的机械和/或化学耐久性。该保护层的厚度可以是例如约5-50nm。
-构成所述上层的所述电介质材料基本上由硅和/或铝氮化物形成,特别是基本上由氮化硅形成,更优选具有5-50nm,或甚至10-30nm的厚度。
-构成所述上层的所述电介质材料基本上由选自硅、钛、锌和锡的至少一种元素的氧化物构成。
-该窗玻璃还包括至少一个相对于玻璃基材沉积在所述层下方的下层,所述下层由电介质材料制成。
-构成所述下层的所述电介质材料基本上由硅和/或氮化铝形成,特别是基本上由氮化硅形成。
-构成所述下层的所述电介质材料基本上由选自硅、钛、锌和锡的至少一种元素的氧化物构成。
此外,本发明涉及简单和经济地获得着色层状涂层的方法,所述着色层根据可容易调节的波长吸收入射可见光辐射,所述涂层由氧化物介电基质包围的金属纳米颗粒构成。
根据第一种实施方案,本发明因此涉及一种用于在玻璃基材上沉积层的方法,该方法尤其使得可以获得前述窗玻璃,所述方法包括其中在真空沉积设备的同一腔室中将两个靶(其优选包含相同氧化物但其组成通过在第二个靶中添加金属而变化)通过等离子体同时共溅射的步骤。根据本发明,这样获得的薄层包含分散在两个靶的组成氧化物的无机基质中的所述金属或所述合金的纳米颗粒,如此构成的材料特别地在可见光范围内具有等离子体激元吸收峰,其为这样获得的窗玻璃赋予着色,如果需要,所述着色也能够通过附加的热处理步骤获得。
更特别地,根据第一种实施方案,本发明涉及一种用于将具有等离子体激元吸收峰的材料层沉积到玻璃基材上的方法,所述材料的等离子体激元吸收峰的最大值为350-800nm,特别用于制备如前所述的窗玻璃,所述方法的特征在于其至少包括以下步骤:
a)将所述基材送入阴极溅射真空沉积设备中,
b)将等离子体产生气体引入所述真空沉积设备中并由所述气体产生等离子体,
c)在真空沉积设备的同一腔室中同时溅射以下物质:
-第一个靶,其包含选自钛、硅和锆的至少一种元素的氧化物,优选基本上由选自钛、硅和锆的至少一种元素的氧化物构成,
-第二个靶,其由选自钛、硅和锆的至少一种元素的氧化物和包含在由银、金、铂、铜和镍构成的组中的金属的颗粒或由这些金属中的至少两种构成的合金的颗粒制成,所述靶具有小于1.5的M/Me原子比,M表示所述钛、硅和锆的组中的元素的所有原子,Me表示由银、金、铂、铜和镍构成的组中的金属的所有原子,所述溅射通过所述等离子体获得,
所述溅射是通过所述等离子体获得的,
d)回收包含用所述层覆盖的所述基材的窗玻璃,所述层由在氧化物的无机基质中分散的所述金属或所述合金的金属纳米颗粒形成,并且在可见光范围内具有等离子体激元吸收峰,
d')回收包含用所述层覆盖的所述基材的窗玻璃,并且在适于获得由在氧化物的无机基质中分散的所述金属或所述合金的金属纳米颗粒构成的层的条件下,热处理所述层,特别是通过如专利申请WO08/096089中所述的处理来进行,并且所述层在可见光范围内具有等离子体激元吸收峰。
根据这种方案的特定和优选实施方案,它们当然可以组合在一起:
-选择用于第一个靶的氧化物和第二个靶的氧化物的元素是相同的;
-第一个靶和第二个靶的氧化物基本上由氧化钛构成或由氧化钛构成。
根据第二种实施方案,本发明还涉及一种用于将具有等离子体激元吸收峰的材料层沉积到玻璃基材上的方法,所述等离子体激元吸收峰的最大值为350-800nm,特别是用于制备如前所述的窗玻璃,所述方法的特征在于其至少包括以下步骤:
a)将所述基材送入阴极溅射真空沉积设备中,
b)将等离子体产生气体引入所述真空沉积设备中,并且在氧气存在下,由所述气体产生等离子体,
c)在所述装置的腔室中溅射靶,所述靶包含至少一种选自钛、硅和锆的元素的氧化物(优选基本上由这种氧化物构成),和被包含在由银、金、铂、铜和镍构成的组中的金属的颗粒或由这些金属中的至少两种形成的合金的颗粒,所述靶具有小于1.5的M/Me原子比,M表示所述钛、硅和锆的组中的元素的所有原子,Me表示由银、金、铂、铜和镍构成的组中的金属的所有原子,所述溅射通过所述等离子体获得,
d)回收包含用所述层覆盖的所述基材的窗玻璃,所述层由在氧化物的无机基质中分散的所述金属或所述合金的金属纳米颗粒构成,并且在可见光范围内具有等离子体激元吸收峰,
d')回收包含用所述层覆盖的所述基材的窗玻璃,并在适于获得由在氧化物的无机基质中分散的所述金属或所述合金的金属纳米颗粒构成的层的条件下热处理所述层,所述层在可见光范围内具有等离子体激元吸收峰。
-根据这种第二种方案的特定和优选实施方案,它们当然可以组合在一起:靶的氧化物基本上由氧化钛构成。
-金属是银、金或铂,更优选银。
优选地,对于这两个实施方案:
-等离子体生成气体是中性气体,其基本上包含氩、氪或氦,单独的或作为混合物。
-所述方法包括,在步骤d')期间,将基材加热至高于400℃且低于玻璃基材的软化点的温度。
根据本发明,根据本领域技术人员公知的技术,在对于获得等离子体激元吸收峰(即,获得层的期望着色)所需的温度条件下和时间期间进行根据步骤d')的加热步骤。当然,这种加热可以在任何适于该目的气氛(特别是氧化气氛如空气)下进行,或者在中性气体气氛下或甚至在还原气氛下进行。
根据第一种实施方案,所述着色可容易地调节,尤其是通过改变所述溅射的条件,尤其是通过调节在两个靶上施加的功率。
根据前述方案中的一种或另一种的方法的特定和优选实施方案,它们当然可以组合在一起:
-在靶中的原子比M/Me小于1.5,优选小于1.2,更优选小于1.0,或甚至小于0.9,或甚至小于0.8,或非常优选小于0.7,M代表在所述层中存在的所述钛、硅和锆的组中的元素的所有原子,Me代表在所述层中存在的由银、金、铂、铜和镍构成的组中的金属的所有原子。
-沉积的层的厚度为5-100nm,优选6-50nm,非常优选7-20nm。
此外,本发明涉及一种用于实施根据前述第一种实施方案的方法的设备,所述设备组合地包含:
-一种阴极溅射装置,包含至少一个真空腔室,
-如前所述的第一个靶,其由选自由钛、硅和锆构成的组中的至少一种元素的氧化物制成,
-如前所述的第二个靶,其由选自由钛、硅和锆构成的组中的至少一种元素的氧化物和在由银、金、铂、铜和镍构成的组中包括的金属颗粒或由这些金属中的至少两种构成的合金颗粒制成,
-用于同时共溅射两个靶的设施,其包含用于引入等离子体产生气体的设施和用于从所述气体产生等离子体的设施,所述等离子体用于溅射所述靶,
-使所述基材以适于将由分散在所述氧化物的无机基质中的金属纳米颗粒构成的层沉积到所述基材的表面上的速度通过所述装置的设施,
-用于在所述装置的出口处回收所述用所述涂层的基材覆盖的设施。
此外,本发明涉及如前所述的设备用于制备包括如前所述的层的着色玻璃基材的用途。
根据本发明和该第一种实施方案,为了产生等离子体,阴极(其可以包括两个旋转靶或两个平面靶)可以由RF(射频)电源或DC(直流)电源(其任选是脉冲的),其任选是脉冲的,或者由AC(交流)电源供电。众所周知,RF电源通常提供13.56MHz的交流电。使用这种电源需要调谐盒(boîte d’accord)来将所产生的信号调谐至靶。
实际上,当试图溅射微导电靶或非导电靶时,将优选使用RF电源。
根据本发明的沉积方法,也可以,甚至优选使用DC电源,其使得可以获得更高的溅射效率。
通过阅读以下非限制性实施例,本发明、其各个方面及其优点将被更清楚地理解,所述实施例仅作为举例说明性给出。
在第一系列实施例中,根据前述的本发明的第二种方法,寻求在无色玻璃基材上沉积由元素Ti的氧化物基质构成的着色层,在基质中分散有银金属颗粒。所用的透明玻璃由申请人公司以商标Planicear®销售。
根据本发明的着色层在玻璃基材上的沉积在界定腔室(在其中可以施加次级真空)的磁控管型阴极溅射机壳(bâti)中进行。在该机壳(构成阳极)中,将靶(构成阴极)安装在腔室中,使得在沉积期间,RF或DC电源允许在所述靶前面点燃氩、等离子体生成气体的等离子体,基材与该靶平行地通过。根据该装置,可以选择基材的通过速度,从而选择沉积时间和层的厚度。
根据下面描述的技术,由氧化钛和银粒子的混合物制备靶,使得其在靶中的Ti/Ag原子比为约0.5。
在阴极上施加在装置中产生气体的等离子体所需的功率。沉积在基本上为氩气(中性等离子体生成气体)的气氛下和在机壳的腔室中存在小部分分子氧的情况下进行。更准确地说,对于以下所有实施例,注入到腔室中的氩的流速最初为约30sccm(标准立方厘米/分钟)。沉积时间为60或100秒,取决于实施例。这样获得的层的厚度为约6-9nm。
因此,根据这些相同的原理,通改变在气体混合物中的氧浓度,将不同的层沉积到多个透明的玻璃基材上,以获得不同的样品。这些样品被标记为A至D,并且包括由包含银纳米颗粒的氧化钛构成的层。下表1总结了根据本发明方法沉积涂层的层的步骤的主要参数。
Figure 36846DEST_PATH_IMAGE001
表1。
在该第一次沉积之后,根据本领域中已知的传统技术,在该装置的另一个隔室中的所述TiOx-Ag层上沉积30nm氮化硅上层。在根据本发明的着色层上方沉积由电介质材料制成的保护层使得可以提高所述涂层的机械耐久性和/或化学耐久性和/或热耐久性。
术语"机械耐久性"是指抗划性或耐磨性,术语"化学耐久性"尤其是指在以下提及的标准EN1096的含义内的耐腐蚀性。术语"热耐久性"是指面对一个或多个热循环,例如钢化、弯曲或退火的稳定性。
在沉积后,将提供有不同涂层的基材在空气中650℃下在大气压(1巴)下退火8分钟。
对于每个实施例,然后根据以下方案测量这样沉积的涂层的性能:
使用Lambda 900分光光度计在250nm至2500nm的波长范围内获得样品的光谱。进行了在玻璃侧和层侧的透射和反射的测量。通过以下关系式从测量结果推断吸收光谱和在可见光范围内等离子体激元吸收峰的可能存在:A=100-T-R(玻璃侧),其中A是吸收,T是透射,R是反射。
光透射和反射系数根据标准ISO 9050(2003)测量。
在附图1上报道了根据前述实施例获得的窗玻璃在可见光范围内的吸收光谱(在横坐标以纳米给出的波长)。
由获得的光谱,在透射和使用光源D65(2°)中确定表征颜色产率的值L*、a*和b*(国际体系)。
对于每个实施例,获得的结果整理在下表2中。
表2
在前表2中报告的结果显示了与本发明相关的优点。特别地,以令人惊讶的并且迄今未描述的方式,根据本发明的方法,通过简单地调节在其中进行该层沉积的操作条件,特别地在靶溅射等离子体中的氧浓度和/或在腔室中的沉积时间,根据本发明可以将等离子体激元峰移动到所选择的波长并且最终获得对于窗玻璃而言期望的颜色。
分析了前述实施例的着色层的化学组成。
根据第一系列分析,用Castaing微探针(电子探针微量分析仪或EPMA)测定实施例A(紫色)和D(蓝色)的层的组成。
对于两种样品获得的结果汇总于下表3中:
Figure 796041DEST_PATH_IMAGE003
表3
还进行透射电子显微镜(MET)分析,以使在根据本发明的着色层中氧化钛基质内的银纳米颗粒的形态和分布可视化。在图2-5中报告了前述实施例A(紫色层)和D(蓝色层)的样品在明场模式下获得的图像。
更准确地说,在制备步骤中,在四个样品的表面上获得了约50nm厚的碳沉积物。接着,在通过FIB制备薄片期间,通过IBID在取样区位置获得钨沉积物。MET(透射电子显微镜)观察是使用配备有ChemiSMETTM方法的X-EDS检测器的FEI Tecnai Osiris显微镜(200keV-SERMA Technologies,Grenoble)进行的。为了在"明场"模式中获得的图像上"分散"金属颗粒,并从而能够更精确地评估其尺寸,首先沿着窗玻璃侧面进行了MET采集(图2和4),然后通过使窗玻璃相对于玻璃表面的平面倾斜15°角进行了MET采集(见图3和5)。
更确切地:
图2对应于样品A(紫色色调)的无倾斜获得的明场MET图像。
图3对应于通过使观察轴相对于玻璃表面的平面倾斜15°而获得的样品A的明场MET图像。
图4对应于在不倾斜的情况下获得的样品D(蓝色色调)的明场MET图像。
图5对应于通过使观察轴相对于玻璃表面的平面倾斜15°获得的样品D的明场MET图像。
图6报道了根据实施例A的样品的能量分散X射线(X-EDS)分析结果。
图7和8分别是平面靶和管状靶(由其可以获得窗玻璃)的图像。
观察到为基本球形的银纳米颗粒集中在(基质的)层中。如图2和3所示,可以测量所述纳米颗粒的尺寸。这些纳米颗粒沿着其最大尺寸并平均地为约3-12nm,这取决于样品。
下表4显示了包含在TiOx层中的银纳米颗粒的主要特征,它们根据MET技术对样品A至D进行测量。
A B C D
粒度分布*(nm) 2-10 3-5 5-12 3-6
平均粒度*(nm) 5 5 8 5
颗粒形态学 圆形的 圆形的 卵形的 圆形的
*沿其最大尺寸的长度
表4
为了更精确地表征纳米颗粒在根据本发明的着色层中的分布,还进行根据实施例A(紫色色调)的样品的能量分散X射线(X-EDS)分析。如附图6中所报道的,元素的分布显示,在TiOx/Ag着色层中,在所述层的中心处银纳米粒子的浓度更高。在根据本发明的方法获得的所有层A至D上观察到这种相同的特征分布。
在第二系列的实施例中,根据前述本发明的第一种方法,寻求在无色玻璃基材上沉积由元素Ti的氧化物基质(在其中分散有银金属颗粒)构成的着色层。所用的透明玻璃由申请人公司以商标Planicear®销售。
根据本发明的着色层在玻璃基材上的沉积是在限定腔室的磁控管型阴极溅射外壳(在其中可以施加次级真空)中进行的。在该外壳(其构成阳极)中,所述靶(其构成阴极)被安装在腔室中,使得在沉积期间,RF或DC电源使得可以在所述靶前面点燃等离子体产生气体(最通常基本上为氩、氪或氦)的等离子体,基材与该靶平行地通过。根据这种装置,可以选择基材的通过速度,从而选择沉积时间和层的厚度。
为了构成根据本发明的第一个靶,使用销售的二氧化钛(TiOx)靶。
第二个靶由氧化钛和银颗粒的混合物根据在下文中所述的技术进行制备。
根据下述技术,制备第二个靶,使得靶中Ti/Ag原子比为约0.5。
在两个阴极上施加为在装置中产生气体的等离子体所需的功率。沉积在仅由氩气(作为等离子体产生中性气体)构成的气氛下在机壳的腔室室中进行。更准确地说,对于以下所有实施例,注入到腔室中的氩气流量为30sccm(标准立方厘米/分钟)。对于所有样品,沉积时间为200秒。这样获得的层的厚度为约10-15nm。
根据这些相同的原理,多个层通过改变施加到两个阴极的功率进行沉积,以便获得包含以不同浓度存在的银纳米颗粒的由氧化钛构成的不同介电基质。下表1总结了根据本发明方法沉积涂层的层的步骤的主要参数。
实施例 氩(sccm) 施加到由TiOx制成的靶1的功率 (W) 施加到由TiOx-Ag制成的靶2的功率(W) 干沉积时间
E 30 100 100 200
F 30 200 100 200
G 30 300 100 200
H 30 200 0 200
表5
在与前述相同的条件下使用分光光度计获得了样品的光谱。进行在玻璃侧和层侧的透射和反射测量以允许重新绘制吸收光谱。吸收峰的中心位置报告于下表6中。
实施例 吸收峰位置
E 490 nm
F 440 nm
G 420 nm
H -
表6
按照与前述相同的方法分析了实施例E-G的着色层的化学组成。在层中Ti/Ag摩尔比在0.7至1.0之间。
为了更精确地表征在根据本发明的着色层中的纳米颗粒分布,还进行了样品E-G的能量分散X射线(X-EDS)分析。对于实施例A-C也完全如此,元素的分布在TiOx/Ag着色层中显示,对于样品E-G,在所述层的中心处具有较高的银纳米粒子浓度。
根据这种包括共溅射两个靶(使在所述两个靶上施加的功率可以变化)的步骤的这种方法,因此可以毫无困难地改变所述层的光学性质。特别地,通过提高第一个TiOx靶上的功率,可以立即改变所述沉积的层的色度,从而改变窗玻璃的色度。特别地,可以根据层和窗玻璃的期望颜色来调节在层中Ag纳米颗粒的浓度。
最后,根据本发明的方法,最终可以非常容易和经济地完全控制并在宽范围内改变窗玻璃的颜色,而没有生产损失。
特别地,通过简单地沉积涂层的层,通过根据本发明的这种方法,通过简单地调节施加到根据本发明的装置中的两个阴极的功率,可以快速且毫无困难地并且在宽范围内改变最终窗玻璃(覆盖有该层的基材)的着色。
下面描述了根据本发明的靶的制备的某些特定特征。所述靶由金属M(M代表所述钛、硅和锆的组中的元素的所有原子)和金属Me(Me代表银、金、铂、铜和镍所构成的组中的金属的所有原子)的氧化物的组合构成,如前所述。本发明的靶还优选满足以下标准:
-一方面元素M和另一方面元素Me的均匀分布,使得在由该靶产生的薄层中没有观察到Me的纳米颗粒在M的氧化物基质中的分散不均匀性。这种均匀性在靶的长度和宽度纬度以及厚度纬度中都是被要求的。允许表征分布均匀性的方法和标准如下进行定义。
-与AC、RF以及DC磁控管溅射中的使用相适应的电阻率。为此,作为指示,靶的电阻率必须<5Ω.cm。可以考虑高于该阈值的值,但是在这种情况下将不能保证与DC模式的兼容性。
-小于10%,优选小于5%的孔隙度,以便降低可能导致靶的金属Me局部熔化的电弧(起弧)形成的任何风险。
为了获得尽可能低的最佳电阻率,有利的是使用氧略微亚化学计量的配方,当金属M的这种形式的电阻率低于相应氧化物的电阻率时。例如,可以提及化合物TiOx,其中x严格小于2。然而,这种亚化学计量的程度通常被限制为最大15%,优选最大10%,以便限制随后在磁控管中所需的氧的供应。作为举例,提及TiOx,x值大于或等于2×0.85,即1.7,优选大于2×0.9,即1.8。
下面给出根据本发明的靶的不同实施方案:
根据用于生产根据本发明的靶的第一种可行的实施方案,使用热喷射技术,特别是等离子体喷射技术,该方法可以在空气或中性气体的气氛下进行。所用的等离子炬(推进器)可以是DC或RF型,使用的等离子体发生气体可以是(A-B)型的二元混合物,其中A=Ar或N2和B=H2、He或N2(使用纯N2是可能的组合之一),或(A-B-C)型的三元混合物,其中A=Ar;B=N2或H2;C=He。具有通过级联技术(具有中性电极)使等离子体稳定的热阴极DC炬的各种变体、三阴极DC炬、使在喷嘴中会聚的三种等离子体组合的DC炬和水稳定的等离子体炬可以用作为构造靶的工具。
热等离子发生器类型的冷阴极炬也属于本发明的范围。这些发生器通常使用空气作为等离子体发生气体,但也可以使用前面提到的二元或三元混合物进行工作。
其它热喷射方法,例如HVOF(高速氧燃料)法或动态冷喷射法(Cold Spray)也可用于生产根据本发明的靶。
用于供给喷射装置的混合物尤其可以是纯度大于99%、优选大于99.9%、优选大于99.95重量%的金属Me(优选银)的颗粒和至少一种元素M(优选元素Ti)的氧化物的颗粒的混合物,所述氧化物是氧亚化学计量(按照可以为至多15%、优选至多10%的摩尔比),以便限制随后在靶的使用期间在磁控管中需要的氧的供应。
为了说明使用这些系列的方法来生产本发明的靶,下面例举了两个实施例。
实施例1:平面靶,其中Me=Ag和M=Ti
本发明的实施例涉及制备由亚化学计量氧化钛TiOx(x=1.95)和银颗粒的组合构成的平面靶,这两种组分均匀地分布在微结构中,所述靶用于以AC、DC或RF模式的磁控管溅射。
在使等离子体射流中各种材料的分布优化之后,通过前述等离子体喷射方法生产该平面TiOx-Ag靶。该方法的主要步骤为如下:
-通过机械加工制备中间支撑板(瓦),其旨在随后被钎焊到靶支撑件上;
-通过磨料喷射(氧化铝-氧化锆AZ粗砂24)制备支撑板的表面;
-通过等离子喷射约150μm厚的CuAl合金(90质量%的Cu)沉积粘结下层;
-将TiOx和Ag粉末以作为差分产率(57.3质量%TiOx和42.7质量%Ag粉末)的函数进行计算的比例进行预混合。将混合物(在Turbula混合器中)系统地搅拌1小时。用于制备所述靶材的粉末为分别具有以下特征的粉末:
○ TiOx粉末:研磨的熔融TiOx型(x=1.98)粉末,其粒度(d50)为75μm,纯度为99.7%
○ 通过雾化液态金属制备的银粉,其粒度(d50)为45微米,纯度为99.95%
-在下列条件下通过等离子喷射在靶上构建TiOx-Ag活性层:
○ 放置于在空气下的腔室中的最大功率为60kW的DC类型的等离子体炬
○ 使用冷却射流,该冷却射流设置在铜支撑板下方,以及在等离子炬的任一侧上,并且被引导朝向靶,以控制在等离子喷射期间引起的温度和应力
○ 用下列参数进行等离子体喷射:
参数 H<sub>2</sub>含量 (%) 电弧强度(A) 喷射距离 (mm) 材料流速 (g/min)
使用的值 13.4 450 120 80
○ 通过抛光和/或机加工进行表面精加工以获得使得Ra<5μm的粗糙度。
用于使粉末混合物的注入优化的装置允许在飞行过程中适当地注入到等离子体中而不分离粉末,从而可以确保Me和MO的均匀分布。
这样生产的靶的主要特征如下给出:
a. 化学组成:
如此制备的靶的化学分析对应于约0.6的M/Me比。
b. 电阻率
通过Van der Pauw方法在20℃测量的每单位体积的电阻率(ASTM F76) < 100 µΩ.cm
c. 在结构中的Me的分散均匀性:
关于所有ROI的均匀性标准 关于平均Me含量的∆ (Max – min) 关于平均Me含量的标准偏差
平面靶 44% 19%
d. 微结构和孔隙度
根据下文所述的方法,通过图像分析评价孔隙度为1%。
所获得的靶的微结构通过其横截面的图7中报告的MEB图像进行说明,其反映了银颗粒在氧化钛中的分布的优异均匀性。
实施例2:旋转管状靶,其中Me=Ag和M=Ti
该实施例涉及一种旋转管状靶,其由亚化学计量氧化钛TiOx(具有x=1.95)和银颗粒的组合构成,这两种组分均匀地分布在微结构中,所述靶旨在用于AC、DC或RF模式的磁控溅射。
在使不同材料在等离子体射流中的分布优化之后,通过等离子体喷射方法制备这种TiOx-Ag管状靶。该方法的主要步骤为如下:
-使用由奥氏体不锈钢,例如X2CrNi18-9制成的支撑管。
-通过磨料喷射(氧化铝-氧化锆AZ粗砂24)制备支撑管的表面。
-通过在空气中进行的电弧方法(双线电弧喷射)制备约150-200μm厚的NiAl组成(95%镍)的粘合下层。或者,也可以使用丝焰喷射或等离子体喷射(空气等离子体喷射)方法以获得这种粘合下层。
-将TiOx和Ag粉末以作为差分产率(62质量%TiOx和38质量%Ag)的函数进行计算的比例预混合。将混合物(在Turbula混合器中)系统地搅拌1小时。
-用于制备所述靶的粉末为分别具有以下特征的粉末:
○ TiOx粉末:研磨的熔融TiOx型(x=1.98)粉末,其粒度(d50)为75μm,纯度为99.7%
○ 通过雾化液态金属制备的银粉,其粒度(d50)为45微米,纯度为99.95%
-在下列条件下通过等离子喷射在靶上构建TiOx-Ag活性层:
○ 放置于在空气下的腔室中的最大功率为60kW的DC类型的等离子体炬
○ 使用冷却射流,该冷却射流设置在铜支撑板下方,以及在等离子炬的任一侧上,并且被引导朝向靶,以控制在等离子喷射期间引起的温度和应力;
○ 等离子体喷射用下列参数进行:
参数 H<sub>2</sub>含量 (%) 电弧强度(A) 喷射距离 (mm) 材料流速 (g/min)
使用的值 12.3 550 150 160
○ 通过抛光和/或机加工进行表面精加工,以获得使得Ra<5μm的粗糙度。
用于使粉末混合物注入优化的装置允许在飞行过程中适当地注入到等离子体中而不分离粉末,从而可以确保Me(Ag)和MOx(TiOx)的均匀分布。
如此制备的靶的基本特征
a. 化学组成:
如此制备的靶的化学分析对应于M/Me比=0.92
b. 电阻率
通过Van der Pauw方法在20℃测量的每单位体积的电阻率 (ASTM F76) 28.5 µΩ.cm
c. Me在该结构中的分散均匀性:
关于所有ROI的均匀性标准 关于Me平均含量的∆ (Max – min) 关于Me平均含量的标准偏差
管状靶 42% 24%
d. 微结构和孔隙度
根据下文所述的方法,通过图像分析估算的孔隙度为1%。
所获得的靶的微结构通过其横截面的下面附图8中报告的图像进行说明,其反映了银分布的优异均匀性。
实施例3:由TiOx预制件形成的靶
根据本发明的不使用热喷射的靶的制备方法的第三种实施方案,本发明的靶经由以下描述的方法经通过其主要步骤进行制备,所述主要步骤目的是获得其中M=Ti和Me=Ag以及x=1.8至2.0的靶:
1. 制备多孔TiOx靶的"预制件"。
预制件的几何形状对应于旨在被固定到支撑板(背衬板),即平板,或支撑管(背衬管),即套筒(空心圆柱体)的片段的几何形状。
对于预制件所需的孔隙度是TiOx的最终目标体积含量的函数。如果A%是在靶中银的目标体积含量,这时TiOx预制件具有P%=A%的孔隙度。
对于高孔隙率值,预制件可以是例如根据本领域技术生产的陶瓷泡沫。或者,为了达到所需的孔隙率水平,可以任选地借助于在烧结热周期期间加入旨在用作孔隙产生剂的可消失(furtif)材料,该可消失材料可以是例如聚合物。对于较低但可通过标准烧结可达到的孔隙率水平,该预制件可通过压制粉末块的不完全烧结来制备。
2. 浸渍所述预制件
通过以下方法之一用液体Ag浸渍多孔预制件或陶瓷泡沫:
-将该预制件预热至1000℃,接着将液态Ag浇注到置于箱(模具)中的预制件上,以使其完全浸渍
-将预制件(其本身预热至1000℃)浸入液体Ag浴中,随后取出预制件
-通过将预制件放在液态Ag浴上方并与之接触,通过毛细管作用进行浸渍,使得Ag通过毛细管作用浸入预制件。
3. 固定到支撑件上:
在进行轻加工以使制成的片段具有目标完美几何形状之后,通过通常用于固定磁控管靶的软钎焊方法(例如铟钎焊技术)将制备的片段固定到支撑件(管或板)上。
如这里所述进行的该第三种实施方案也将允许生产具有对应于前述标准(电阻率、Me分布的均匀性、孔隙率)的特性的根据本发明的靶。
下面给出允许测量前述靶的基本特性的测量技术:
A-表征M氧化物和金属Me相在靶结构中分布均匀性的方法:
在其中M=Ti和Me=Ag的靶的特定情况下,描述了用于表征一方面M氧化物相和另一方面金属Me相分布均匀性的方法。元素M以亚化学计量的氧化钛TiOx(x=1.95)的形式被引入,元素Me以金属银颗粒的形式被引入。
因此,它涉及表征存在的这两相的分布均匀性。
为了确保存在的这两相分布的均匀性,根据图像分析方案分析了在其整体中该靶的微结构的代表性样品,该方案使得可以绘制该样品的微结构中Me的存在图。代表性样品必须在靶的代表性区域中取样,包括靶的整个厚度并具有几mm的侧尺寸。分析方案应用于靶的微结构的横截面图像、以×200或甚至优选×100(以便覆盖更宽的区域)的放大率在代表性样品上拍摄的图像。
定义具有相同面积(例如100×100μm2),理想地70×70μm2,并且均匀分布在图像的分析屏幕上的分析区域(或ROI,感兴趣区域)(参见图像1)。这种具有如此获得的ROI的定义的屏幕将用作为分析格栅(在面对这个格栅抓取和呈现的微结构图像上)。为了覆盖整个靶的所有代表性微结构样品,施用连续平移以连续定位足够数量的面向分析格栅的图像。然后可以应用关于灰度的阈值处理来检测金属相Me(其在光学显微镜中较亮)并确定其每单位面积的含量。在从靶的横截面拍摄的至少10个不同图像上重复该操作。因此,对于每个ROI,将分析最少10个图像,这因此使得可以获得每个ROI的Me相的面积百分比的平均值和相关的标准偏差。
如果满足以下条件,则认为这样获得的靶是根据本发明的充分均匀的结构:
○ 测量的Me相的最大含量和测量的Me相的最小含量(在所有随机选择的ROI上计数)之间的差∆小于Me相的标称含量T(即在所有ROI上观察到的Me的平均含量)的50%,理想地小于40%
○ 优选地,基于测量的总数(=ROI数×图像数)计算的总标准偏差小于标称含量T的25%。
所获得的图像示出了ROI的位置,并且通过灰度阈值处理来执行Me相的检测。
具有不均匀分布的靶的情况:
为了评价该方案的相关性,所述分析通过将这种均匀性的表征方案应用于制备MOx-Me型靶的不同试验来进行,所述MOx-Me型靶在MOx内具有非常不同的Me分布均匀性。
在下表7中报告了每个ROI的Me(银)的面积含量和相关的标准偏差,这些靶的上述标准(∆和标准偏差),其允许反映分布的均匀性。
在所有ROI上的均匀性标准 关于Me平均含量的∆ (Max – min) 关于Me平均含量的标准偏差
样品测试A 69% 37%
样品测试B 121% 53%
表7。
B-孔隙度的测量
孔隙度的评估是通过使用电子显微镜获得的图像的传统图像分析技术进行的。
更准确地说,通过由J.C.Russ,R.T Dehoff,"Practical Stereology",第二版,Plenum Press,New York,1986年开发的立构关系,由这些孔隙的面积比的测量值来确定在靶中所含孔隙的体积比率。因此,该部分描述了测量孔隙的面积比率的方案,所述孔隙面积比率是在横截面(金属相横截面)的微结构的图像(放大倍数×100至×500)上测定的。
通过图像分析进行该比率的评估,该图像分析主要目的是将孔隙与微结构的其余部分分离,以便随后能够对所选部分的特征进行测量。
更准确地说,该分析包括要应用于靶的每个代表性样品的多个连续步骤,所述靶已经被预先抛光:
-使用与光学显微镜和高分辨率照相机组件结合的采集软件采集待分析的图像。图像优选地以灰度级进行拍摄。
-选择工作区,该工作区将限定将在其上进行测量的样品的表面。
-通过阈值处理对图像进行二值化(binarisation),其在于从初始图像中仅保留其灰度在两个预定阈值之间的像素。假定代表孔隙的像素是非常暗的,则该较低水平可以被选择等于0。然后,通常交互地,通过使用根据像素的灰度值(从黑色0到白色255)的像素分布的代表性直方图,保持设置上阈值。代表孔隙的保留像素这时被编码为黑色(0),而其它的被编码为白色(1),并且给出二进制图像。
-通过编码为黑色(0)的代表孔隙的像素的面积相对于工作区的面积的比率确定孔隙率的面积比。该值可以由图像分析软件自动计算。
根据本发明最终保留的平均孔隙率是通过前述方法对足够数量的随机拍摄的微结构图像(5-10幅图像)获得的孔隙的含量的平均值。
允许实施本发明的阴极溅射靶由一方面选自钛、硅和锆的至少一种元素的氧化物,另一方面在由银、金、铂、铜和镍构成的组中包含的金属的颗粒或由这些金属中的至少两种构成的合金的颗粒构成,在所述靶中的M/Me原子比小于1.5,M表示在所述层中存在的所述钛、硅和锆的组中的元素的所有原子,Me表示在所述层中存在的银、金、铂、铜和镍构成的组中的金属的所有原子。
允许实施本发明的靶的优选特征如下给出,它们当然可以在适当的情况下组合在一起:
-M/Me原子比小于1.2,尤其小于1.0,非常优选小于0.8。
-M表示单种元素。
-所述氧化物是式TiOx的氧化钛,其中x≤2,特别是式TiOx的氧化钛,其中x<2,更优选其中1.70<x<2.0。
-金属为银、金或铂、铜或镍;更优选地,金属是银、金或铂,非常优选地,它是银。
-该靶由氧化钛和银颗粒的混合物制成,所述靶中Ti/Ag原子比小于1.5,优选小于1.4,更优选小于1.0,非常优选小于0.8或甚至小于0.6。
-如根据标准ASTM F76测量的电阻率小于5Ω.cm。
-孔隙率小于10%。
-Me相对于M的分布使得在所述靶中测量的Me相的最大含量和在所述靶中测量的Me相的最小含量之间的差D在相同面积70×70μm2的多个分析区上小于在所述靶上测量的Me相的平均含量的50%,优选小于40%。
-基于测量的总次数计算的总体标准偏差小于在所述靶上测量的Me相的平均含量的25%。

Claims (23)

1.一种包括玻璃基材的窗玻璃,在所述玻璃基材上沉积了涂层,所述涂层包含至少一个层,所述层由包含被分散在氧化物的无机基质中的金属纳米颗粒的材料构成,其中
-所述金属纳米颗粒由选自由银、金、铂、铜和镍构成的组中的金属制成,或者由这些金属中的至少两种构成的合金制成,
-所述基质包含选自由钛、硅和锆构成的组中的至少一种元素的氧化物,或者基本上由所述氧化物构成或由所述氧化物构成,
-在所述材料中的原子比M/Me小于1.5,其中M表示在所述层中存在的所述钛、硅和锆的组中的元素的所有原子,Me表示在所述层中存在的由银、金、铂、铜和镍构成的组中的金属的所有原子。
2.根据权利要求1所述的窗玻璃,其中所述材料具有等离子体激元吸收峰,其最大值在350-800nm之间。
3.根据权利要求1所述的窗玻璃,其中金属原子Me占在构成该层的材料中存在的所有原子M、Me和O的20%至50%。
4.根据权利要求1或2所述的窗玻璃,其中所述元素M的原子一起占在构成该层的材料中存在的所有原子M、Me和O的10%至40%。
5.根据前述权利要求之一所述的窗玻璃,其中所述层的厚度为5-100nm。
6.根据前述权利要求之一所述的窗玻璃,其中无机基质基本上由氧化钛TiOx构成或由其构成,其中1≤x≤2。
7.根据前述权利要求之一所述的窗玻璃,其中所述金属是银Ag。
8.根据前述权利要求之一所述的窗玻璃,其中金属纳米颗粒具有球形,其通过透射电子显微镜(TEM)测量的最大尺寸平均在2-20nm之间。
9.根据前述权利要求之一所述的窗玻璃,其中金属纳米颗粒以从该层的每个表面朝向所述层中心递增的浓度梯度分布在该层中,银颗粒的浓度基本上在该层的中心处最大。
10.根据前述权利要求之一所述的窗玻璃,其中所述窗玻璃还包括至少一个沉积在相对于玻璃基材而言的所述层上方的上层,所述上层由电介质材料构成。
11.根据前一项权利要求所述的窗玻璃,其中构成所述上层的所述电介质材料基本上由硅和/或铝的氮化物构成,特别地基本上由氮化硅构成,优选具有为5-50nm的厚度。
12.根据权利要求10所述的窗玻璃,其中构成所述上层的所述电介质材料基本上由选自硅、钛、锌和锡的至少一种元素的氧化物构成。
13.根据前述权利要求之一所述的窗玻璃,其中所述窗玻璃还包括至少一个被沉积在相对于玻璃基材而言的所述层下方的下层,所述下层由电介质材料构成。
14.根据前一项权利要求所述的窗玻璃,其中构成所述下层的所述电介质材料基本上由硅和/或铝氮化物构成,特别地基本上由氮化硅构成。
15.根据权利要求13所述的窗玻璃,其中构成所述下层的所述电介质材料基本上由选自硅、钛、锌和锡中的至少一种元素的氧化物构成。
16.一种用于将具有等离子体激元吸收峰的材料的层沉积到玻璃基材上的方法,所述等离子体激元吸收峰的最大值在350nm和800nm之间,特别地用于制备根据前述权利要求之一所述的窗玻璃,所述方法的特征在于,其至少包括以下步骤:
a)将所述基材送入通过阴极溅射的真空沉积设备中,
b)将等离子体产生气体引入所述真空沉积设备中并由所述气体产生等离子体,
c)在真空沉积设备的同一腔室中同时溅射:
-第一个靶,其包含选自由钛、硅和锆构成的组中的至少一种元素的氧化物,并且优选基本上由这种氧化物构成,
-第二个靶,其由选自由钛、硅和锆构成的组中的至少一种元素的氧化物和包括在由银、金、铂、铜和镍构成的组中的金属的颗粒或由这些金属中的至少两种构成的合金的颗粒制成,所述靶具有小于1.5的M/Me原子比,M表示所述钛、硅和锆的组中的元素的所有原子,Me表示由银、金、铂、铜和镍构成的组中的金属的所有原子,所述溅射是借助于所述等离子体获得的,
所述溅射是借助于所述等离子体获得的,
d)回收包含用所述层覆盖的所述基材的窗玻璃,所述层由在氧化物的无机基质中分散的所述金属或所述合金的金属纳米颗粒构成,并且在可见光范围内具有等离子体激元吸收峰,
d')回收包含用所述层覆盖的所述基材的窗玻璃,并且在适于获得由在氧化物的无机基质中分散的所述金属或所述合金的金属纳米颗粒构成的层的条件下,热处理至少所述层,并且所述层在可见光范围内具有等离子体激元吸收峰。
17.根据前一项权利要求所述的方法,其中,选择用于第一个靶的氧化物和用于第二个靶的氧化物的元素是相同的。
18.根据前一项权利要求所述的方法,其中第一个靶和第二个靶的氧化物基本上是氧化钛。
19.一种用于将具有等离子体激元吸收峰的材料的层沉积到玻璃基材上的方法,所述等离子体激元吸收峰的最大值在350nm-800nm之间,特别用于制备根据权利要求1至15中任一项所述的窗玻璃,所述方法的特征在于,其至少包括以下步骤:
a)将所述基材送入通过阴极溅射的真空沉积设备中,
b)将等离子体产生气体引入所述真空沉积设备中并在氧存在下由所述气体产生等离子体,
c)在所述设备的腔室中溅射靶,该靶包含选自由钛、硅和锆构成的组中的至少一种元素的氧化物,优选基本上由这种氧化物和包括在由银、金、铂、铜和镍构成的组中的金属的颗粒或由这些金属中的至少两种构成的合金的颗粒制成,所述靶具有小于1.5的M/Me原子比,M表示所述钛、硅和锆的组中的元素的所有原子,Me表示由银、金、铂、铜和镍构成的组中的金属的所有原子,所述溅射是借助于所述等离子体获得的,
d)回收包含用所述层覆盖的所述基材的窗玻璃,所述层由在氧化物的无机基质中分散的所述金属或所述合金的金属纳米颗粒构成,并且在可见光范围内具有等离子体激元吸收峰,
d')回收包含用所述层覆盖的所述基材的窗玻璃,并且在适于获得由在氧化物的无机基质中分散的所述金属或所述合金的金属纳米颗粒构成的层的条件下,热处理至少所述层,并且所述层在可见光范围内具有等离子体激元吸收峰。
20.根据前一项权利要求所述的方法,其中所述靶的氧化物基本上由氧化钛构成。
21.根据权利要求16-20中任一项所述的方法,其中所述金属是银、金或铂,更优选是银。
22.根据权利要求16-21中任一项所述的方法,其中等离子体产生气体是中性气体,主要包括单独的或作为混合物的氩、氪或氦。
23.根据权利要求16-22中任一项所述的方法,其中所述方法包括在步骤d')期间将所述基材加热至高于400℃且低于所述玻璃基材的软化点的温度。
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