DD275860A5

DD275860A5 - Verfahren zur Herstellung von Glas mit modifizierten Strahlungsenergieeigenschaften sowie ein damit hergestellten Glas

Info

Publication number: DD275860A5
Application number: DD32214788A
Authority: DD
Inventors: Liberto Massarelli; Francesco Sebastiano
Original assignee: Siv Soc Italiana Vetro
Priority date: 1987-11-27
Filing date: 1988-11-24
Publication date: 1990-02-07
Also published as: US5098792A; DE3881169D1; JPH01167262A; IT8748645A0; IT1211939B; EP0318440B1; EP0318440A2; DE3881169T2; ES2041835T3; EP0318440A3; PL161619B1; PL276000A1; ATE89535T1; BR8806230A; CA1327770C; KR890008047A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Glas mit modifizierten Strahlungsenergieeigenschaften sowie ein damit hergestelltes Glas. Durch dieses Verfahren kann Glas vorzugsweise in Form von Glastafeln oder Glasscheiben beispielsweise fuer Fahrzeuge, Gebaeude aber auch fuer die optische Industrie hergestellt werden. Dabei soll erreicht werden, dass durch das Glas eine ausgewaehlte Menge Strahlungsenergie durchgelassen und reflektiert wird, die sich von der vom urspruenglichen Glas durchgelassenen und reflektierten unterscheidet. Es wurde ueberraschenderweise gefunden, dass eine Modifizierung der durchgelassenen und reflektierten Strahlung durch eine Ionenimplantation von Elementen, die nicht mit den Elementen der Glaszusammensetzung reagieren, in die Molekuelstruktur einer oder mehrerer innerer Schichten des Glases erreicht wird. In dem mit dem Verfahren erzeugten Glas sind eine oder mehrere Schichten angeordnet, welche eine unterschiedliche Molekueldichte zu der des urspruenglichen Glases aufweisen.

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Glas mit modifizierten Strahlungsenergieeigenschaften sowie ein damit hergestelltes Erzeugnis. Dank dieser Verfahren kann Glas vorzugsweise in Form von Glastafeln oder Glasscheiben beispielsweise für Fahrzeuge, Gebäude aber auch für die optische Industrie hergestellt werden.

Charakteristik de« bekannten Standes dor Technik

Es Ist bekannt, die Strahlungsonergieeigenschaften von Glas durch Geschichten einer oder beider äußerer Flächen desselben mit einer oder mehreren dünnen Schichten geeigneter Stoffe Im dampfförmigen Zustand, durch bekannte Verfahren wie Katodenzerstäubung oder eine chemische Abscheidung, zu verändern.

Die auf die Oberfläche des Glases aufgetragenen dünnen Schichten weisen jedoch eine Reihe von Nachteilen auf. Sie können durch feste Körper zerkratzt, durch ungünstige Umweltbedingungen (Staub, Hagel, verschmutzte Gase und dergleichen) abgerieben und ihre Haftung auf dem Stoff kann durch geringe Stiuberkcit beeinträchtigt werden. Eine fehlerhafte Arbeitsweise der Vorrichtung zum Abscheiden kann darüber hinaus eine Ungleichförmigkeit der Schicht bewirken. Ein weiterer Nachteil liegt darin, daß, wenn die äußeren Schichtun hohen Tempo? ;turon ausgesetzt werden, eine Neigung zum Ablösen oder zur Rißbildung bssteht.

Es ist weiterhin ein Verfahron zur Implantation von Ionon, welchos dor Modifizierurin einer Oberfläche dient, bekannt. Mit Hilfe dieses Verfahrens ist es möglich, in den behandelten Stoffen von den ursprünglichen Eigenschafton abweichende mechanische, elektrische, optische, chemische und physikalische Eigenschafton mit dom Ziel zu erreichen, dio ursprünglichen Eigenschaften der Stoff» zu verbessern odor neue Legierungen mit bestimmten Eigenschaften zu gewinnen. Hierzu bildet das Buch »lon Implantation and Beim Technology* (Ionenimplantation»· und strahltochnologio) von J. S. Williams und J. M. Poate, horausgegobon von Acadomic Pross, elno umfassende Voröffontlichung.

Aus der Tochnologio zur Horstollung von Mikrooloktronlk ist ein Hochonergielononimplantatlonsvorfahren bekannt, bei dem dio Ionon in der Lage sind, bis zu einer Tlofe von mohreron Mikrometern untor die Oberfläche in Kontakt mit dor äußeren Fläche des Siliziunristoffos, auf dem die Mikroschaltungon aufgebaut werden, einzudringen. ^v

Durch dieses Verfahron ist es möglich, zum Boispioi durch Implantation von Sauerstoffioneri, elektrisch isoliorte, in Silizium versenkte Schichten zu orhalton und anschließend durch Ootloron dos Siliziums in einer geringeren Tiofo, leitende Schichten zu orzeugon. Auf dioso Weiso könnon eher Innerhalb dos Slllzlumstoff«·« Mikroschattkreiso horgestolli worden als außofi Öle auf dioso Weise erziolton Mikroschaltkrolso werden gowöhnllch als „vergrabone Mlkroschaltkrelse* bezeichnet.

Ein Verfahren der Ionenimplantation zur Herstellung von vergrabenen Mehrfachschichtfiltern ist durch den US-P 4262056 bekannt. Hierbei erfolgt eine Implantation von Stickstoff in Silizium bei einer Temperatur zwischen 600⁰C und 10OO'C. Es werden dadurch Si₂N₄-Schichten auf unterschiedlichen Ebenen mit Zwischenschichten aus reinem Silizium erzeugt. Auf diese Weise wird in der der Implantation unterzogenen Schicht ein neues Material geschaffen, das konsequenterweise einen anderen Brechungsindex autweist als das ursprüngliche Material. Dieses Filter kann jedoch nur im Infrarotbereich verwendet werden, gegenüber weißem Licht ist es auf jeden Fall lichtundurchlässig.

Ziel der Erfindung

Die Erfindung hat das Ziel, ein Verfahren zur Herstellung von Glas mit modifizierten Strahlungsenergieeigenschaften sowie ein damit hergestelltes Glas so auszubilden, daß die Eigenschaften auch bei großflächigen Erzeugnissen geschaffen sowie unter ungünstigen Umwoltbedingungen sowie mechanischen Belastungen wie Kratzen, Scheuern und ähnlichem erhalten bleiben.

Darlegung des Wesen* der Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Glas mit modifizierten Strahlungsenergieeigenschaften sowie ein damit hergestelltes Glas zu schaffen, welches in der Lage ist, eine ausgewählte Menge Strahlungsenergie durchzulassen und zu reflektieren, die «ich von der vom ursprünglichen Glas durchgelassenen und

reflektierten unterscheidet.

Es wurde überraschenderweise gefunden, daß eine Modifizieruno der durchgelassenen und reflektierten Energie durch eine Ionenimplantation von Elementen, die nicht mit den Elementen dar Glaszusammensetzung reagieren, in die Molekülstruktur

einer oder mehrerer innerer Schichten des Glases erreicht wird.

Vorteilhafterweise kann die Modifizierung der durchgelassenen und reflektierten Energie durch das Glas durch eine Veränderung

der Dichte der Molekülstruktur, die in einer oder mehreren Schichten des Glases erzeugt wird, erreicht werden, wobei die

Schichten parallel zu den äußeren Glasflächen verlaufen. Damit ist es möglich, Glastafeln oder auch Glasscheiben herzustellen, die für Fahrzeugscheiben, auch in Flugzeugen, aber auch In Gebäuden einsetzbar sind. Es können damit aber auch in vorteilhafterweise Gläser für die optische Industrie hergestellt werden. Besonders zweckmäßig ist es, wenn die in die innert η Schichten des Glases zu implantierenden Ionen aus der aus Aron, Helium, Neon, Xenon, Krypton bestehenden Klasse ausgewählt werden. Es ist natürlich auch möglich, die in die inneren Schichten des Glases zu implantierenden Ionen aus anderen Elementen

auszuwählen, vorausgesetzt, daß während der Implantation der Temperatur- und Druckbedingungen derartig sind, daß die

Elemente nicht mit den Elementen der Glaszusammensetzung reagieren. In weiterer Ausbildung der Erfindung zeichnet sich das hergestellte Glas für die Transmission und Reflexion einer ausgewählten Menge einfallender Strahlungsenergie dadurch aus, daß eine oder mehrero Schichten angeordnet sind, welche eine

unterschiedliche Moleküldichte zu der des ursprünglichen Glases aufweison J

Durch die erfindungsgemäße Lösung ist es möglich, ein Glas mit sehr unterschiedlichen modifizierten Strahlungsenergieeigenschaften zu erzeugen. Es kann sowohl eine höhere aber auch eine niedrigere Energiereflexion

gegenüber dem ursprünglichen Glas aufweisen. Weiterhin ist es möglich, daß es eine modifizierte Energieabsorption aber aucheine modifizierte Energiedurchlässigkeit gegenüber dem ursprünglichen Glas aufweist.

Durch die erfindungsgemäße Lösung wurden die Schichten mit einem modifizierten Brechungsindex in dem Glas „vergraben"

und auf diese Weise gegenüber Beschädigung durch äußere Einwirkungen geschützt und sie sind somit unter vielfältigen

Bedingungen einsetzbar. Ausführungsbeispiele Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen: Fig. 1: ein Glas mit zwei an einer Oberfläche angeordneten impl intierten Schichten, Fig. 2: ein Glas mit einor an einer Oberfläche und einer im Inneriin der Glastafel implantlorten Schicht.

In Flg. 1 und Fig. 2 ist ein Glas V dargestellt, bei dem Innerhalb sonor Dicke Schichten mit unterschiedlichen Brechungsindc «en durch Ionenimplantation erzeugt warden. Das Verfahren wird mit Hilfe einer an sich bokannten Vorrichtung für di<9 Ionenimplantation durchgeführt, dor in der Lage ist, dio Ionen mit einer ausreichend hohen Energie, beispielsweise mit einer Energie bis zu 6MeV zu versehen. Auf dioso Weise Ist es möglich, don Brechungsindex dos implantierten Glases auf der Grundlage der Glas- und lonenart auszuwählen. Tatsächlich können Argon-, Xenon-, Krypton-, Noon- und Holiumionon vorteilhaft in die in das Glas „ vorgrabonon" Schichton implantiort worden.

Ionon andoror Elomento können obonfalls günstig implantiort wordon, vorausgesetzt, daß solche Temperatur- und Druckbedingungen vorwondot wordon, daß sio nicht mit don Elomonton dor Glaszusammonselzung reagioren. Weitere Modifikationen der Enorgiodurchlässlgkeit könnon durch Einwirken auf dio Anzahl dor „vorgrabonon" Schichten, an denon dio Ionenimplantation vorgonommon wurdo, erreicht wordon. Eino Vorändorung In dor Kombination dor Anzahl der Schichten und dor Art dor Ionen wird noheliogendorwolso Voränderungun der EnorgiecharaktoritUika dos Glases bowirken. ν Dio Erfindung kann in jeder Form ausgofüh t werden, dio in ihrom Goltungsboroich fällt.

Beispiel 1

Mit dem erfindungsgemSßen Verfahren kann ein Glas mit einer sehr niedrigen Energiereflexion, d. h. ein Antireflexionsglas, hergestellt werden.

Entsprechend Figur 1 wurde auf einem Natriumcalciumglas V mit einem Brechungsindex von 1,52, der als Durchschnittswert der für die Wellenlänge von weißem Licht erhaltenen Werte gemessen wurde, und einer Energiereflexion von 7%, eine Stickstoffionenimplantation in eine Schicht 2 unter Verwendung diner Vorrichtung zur Ionenimplantation, die in der Lage ist, Ionen mit einer Energie von 270keV in einer Dosis von 1 x 10" lonon/cm¹ zur Verfügung zu stellen, über eine wirksame Tiefe von 0,469 Mikrometer durchgeführt. Anschließend wurde eine Argonionenimplantation in einer Schicht 1 mit einer Energie von 70keV und einer Dosis von 0,8 x 10" Ionen/cm² über eine Tiefe von 0,186 Mikrometer durchgeführt. Die Glastemperatur betrug während der Implantation 525⁰C.

Mit dieser Behandlung wurde ein Brechungsindex von 1,343 für die Schicht 1 gewonnen, wohingegen die Schicht 2 einen Brechungsindex von 1,660 aufwies.

Es wurde festgestellt, daß das co erhaltene Glas bei einer Wellenlänge von einem Mikrometer eine Energiereflexion nahe Null zeigte.

Beispiel 2

Es ist auch möglich, ein Glas, das eino Erhöhung seiner Energiereflexion zeigt, herzustellen.

Entsprechend Figur 2 wurde auf einem Natriumcalciumglas V mit einer Energiereflexion von 7% und einem Brechungsindex von 1,52, der als Durchschnittswert der für die Wellenlänge von weißem Licht erhaltenen Werte gemessen wurden, eine Stickstoff- und Karboniumionenimplantation in einer Schicht 3 in einem Verhältnis von 85:15 mit einer Energie von 270 keV und einer Dosis von 1 x 10" Ionen/cm² über eine Tiefe von 0,234 Mikrometer durchgeführt.

Keine Implantation wurde bei diesem Beispiel in der Schicht 2 bei einer Tiefe von 0,186 Mikrometer vorgenommen. Anschließend wurde in die Schicht 1 eine Stickstoff· und Karboniumionenimplantation In einem Verhältnis von 85:15 mit einer Energie von 100keV und einer Dosis von 1x10" Ionen/cm² über eine Tiefe von 0,234 Mikrometer durchgeführt. Die Glastemperatur betrug 350"C. Auf diese Weise wurde ein Glas gewonnen, das eine maximale Energiereflexion von 15,9% bei einer Wellenlänge von einem Mikrometer hat.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Glas mit modifizierten Strahlungsenergieeigenschaften, dadurch gekennzeichnet, daß eine Modifizierung der durchgelassenen und reflektierten Energie durch eine Ionenimplantation von Elemeten, die nicht mit den Elementen der Glaszusammensetzung reagieren, in die Molekülstruktur einer oder mehrerer innerer Schichten des Glases erreicht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Modifizierung der durchgelassenen und reflektierten Energie durch das Glas durch eine Veränderung der Dichte der Molekülstruktur, die in einer oder mehreren inneren Schichten des Glases erzeugt wird, erreicht wird, wobei die Schichten parallel zu den äußeren Glasflächen verlaufen.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in die inneren Schichten des Glases zu implantierenden Ionen aus der aus Argon, Helium, Neon, Xenon, Krypton bestehenden Klasse ausgewählt werden.

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die in die inneren Schichten des Glases zu implantierenden Ionen aus anderen Elementen ausgewählt werden, vorausgesetzt, daß während der Implantation die Temperatur- und Druckbedingungen derartig sind, daß die Elemente nicht mit den Elementen der Glaszusammensetzung reagieren.

5. Glas für die Transmission und Reflexion einer ausgewählten Menge einfallender Strahlungsenergie, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere innere Schichten angeordnet sind, welche sine unterschiedliche Moleküldichte zu der des ursprünglichen Glases aufweisen.

6. Glas nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß es eine höhere Energiereflexion zeigt als das ursprüngliche Glas.

7. Glas nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß es eine niedrigere Energiereflexion aufweist als das ursprüngliche Glas.

8. Glas nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß es eine modifizierte Energieabsorption gegenüber dem ursprünglichen Glas aufweist.

9. Glas nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß es eine r^cdifizierte Energiedurchlässigkeit gegenüber dem ursprünglichen Glas aufweist.