DE112018000826T5

DE112018000826T5 - Beschichteter Artikel mit Low-E Beschichtung mit IR-reflektierender Schicht(en) Hafnium umfassende nitrierter dielektrischer Hoch-Index-Schicht

Info

Publication number: DE112018000826T5
Application number: DE112018000826.6T
Authority: DE
Inventors: Guowen Ding; Daniel Schweigert; Albert Lee; Daniel Lee; Scott Jewhurst; Guizhen Zhang; Gaurav SARAF; Minh Le; Marcus Frank
Original assignee: Guardian Glass LLC
Current assignee: Guardian Glass LLC
Priority date: 2017-03-09
Filing date: 2018-03-08
Publication date: 2019-10-24
Also published as: WO2018165355A1; US20180258523A1; CN110506033A; US10266937B2; BR112019018629A2

Abstract

Ein beschichteter Gegenstand weist eine Beschichtung mit niedrigem Emissionsgrad (Low-E-Beschichtung) auf, die mindestens eine Infrarot (IR) reflektierende Schicht aus einem Material wie beispielsweise Silber, Gold oder dergleichen und mindestens eine Hafnium (Hf) enthaltende nitrierte dielektrische Hochindexschicht aufweist. In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann/können die Hafnium-haltige(n) nitrierte(n) dielektrische(n) Hochindexschicht(en) eines oder mehrere von HfSiAIN, HfZrSiAlN, HfSiN, HfAlN und/oder HfAlZrN sein oder beinhalten. Die Hochindexschicht kann eine transparente dielektrische Hochindexschicht mit einem hohen Brechungsindex (n) und/oder einem niedrigen k-Wert sein. In beispielhaften Ausführungsformen kann die Low-E-Beschichtung in Anwendungen wie etwa monolithischen oder Isolierglas(IG)-Fenstereinheiten, Fahrzeugfenstern oder dergleichen verwendet werden.

Description

Diese Anmeldung bezieht sich auf einen beschichteten Gegenstand mit einer Beschichtung mit niedrigem Emissionsgrad (Low-E), die mindestens eine Infrarot (IR) reflektierende Schicht aus einem Material wie Silber, Gold oder dergleichen und mindestens eine Hafnium(HF)-haltige nitrierte dielektrische Hochindexschicht aufweist. In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann/können die Hafnium-haltige(n) nitrierte(n) dielektrische(n) Hochindexschicht(en) eines oder mehrere von HfSiAlN, HfZrSiAlN, HfSiN, HfAlN und/oder HfAlZrN sein oder beinhalten. In bevorzugten Ausführungsformen kann die Hochindexschicht eine transparente dielektrische Hochindexschicht mit einem hohen Brechungsindex (n) und einem niedrigen k-Wert sein und für Entspiegelungszwecke und/oder Sichtdurchlässigkeitszwecke und/oder zur Verbesserung der thermischen Stabilität vorgesehen sein. In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann die Low-E-Beschichtung in Anwendungen wie etwa monolithischen oder Isolierglas(IG)-Fenstereinheiten, Fahrzeugfenstern oder dergleichen verwendet werden.
HINTERGRUND UND KURZDARSTELLUNG BEISPIELHAFTER AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Beschichtete Gegenstände sind im Stand der Technik bekannt zur Verwendung bei Fensteranwendungen wie Isolierglas(IG)-Fenstereinheiten, Fahrzeugfenstern, monolithischen Fenstern und/oder dergleichen.
Herkömmliche Low-E-Beschichtungen werden zum Beispiel und ohne Einschränkung in den US-Patenten Nr. 6,576,349, 9,212,417, 9,297,197, 7,390,572, 7,153,579 und 9,403,345 offenbart, deren Offenbarungen hiermit durch Bezugnahme hierin aufgenommen sind.
Bestimmte Low-E-Beschichtungen verwenden zur Entspiegelung und/oder Farbgebung mindestens eine transparente dielektrische Schicht aus Titanoxid (z. B. TiO₂), das einen hohen Brechungsindex (n) aufweist. Siehe zum Beispiel die US-Patente Nr. 9,212,417, 9,297,197, 7,390,572, 7,153,579 und 9,403,345 . Obwohl dielektrische Materialien mit hohem Brechungsindex wie TiO₂ bekannt sind und in Low-E-Beschichtungen verwendet werden, sind diese Materialien nicht thermisch stabil und in der Regel nach dem Tempervorgang bei etwa 650 °C für 8 Minuten infolge von Schichtkristallisation (oder Änderung der Kristallinität) im abgeschiedenen oder dem Zustand nach dem Tempern nicht hitzestabil, was wiederum zu thermischer Belastung oder Gitterdefekten an benachbarten Schichten im Schichtstapel führen kann. Diese Belastung kann ferner eine Änderung der physikalischen oder Materialeigenschaften des Stapels bewirken und somit Einfluss auf die Ag-Schicht nehmen, was zu einer verschlechterten Low-E-Stapelleistung führt. Darüber hinaus weisen dielektrische TiO₂-Schichten in Low-E-Beschichtungen eine sehr niedrige Abscheiderate während der Sputter-Abscheidung von Low-E-Beschichtungen auf, was zu signifikant hohen Kosten in Verbindung mit der Herstellung von Low-E-Beschichtungen führt.
Beispielhafte Ausführungsformen dieser Erfindung lösen diese Probleme durch Bereitstellen einer Hafnium(Hf)-haltigen nitrierten dielektrischen Hochindexschicht (hoher Brechungsindex n, gemessen bei 550 nm) mit geringer Absorption (geringer k-Wert, gemessen bei 400 nm) zur Verwendung in Low-E-Beschichtungen. Anders als bei dielektrischen TiO₂-Schichten stellte sich heraus, dass die Hafnium-haltigen dielektrischen Hochindexschichten wärmebehandelbar sind, sodass sie bei der Wärmebehandlung (HT) im Wesentlichen thermisch stabil sind und durch Sputtern mit viel höheren Sputter-Abscheidungsraten abgeschieden werden können als TiO₂ dies kann. In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann/können die Hafnium-haltige(n) nitrierte(n) dielektrische(n) Hochindexschicht(en) eines oder mehrere von HfSiAlN, HfZrSiAlN, HfSiN, HfAlN und/oder HfAlZrN sein oder beinhalten. Es hat sich gezeigt, dass die Zugabe von Hf zu ZrSiAlN beispielsweise eine Erweiterung seiner Bandlücke ermöglicht und somit die optische Absorption (k) erheblich senkt, während es einen hohen Brechungsindex (n) aufweist. Dasselbe gilt für die Zugabe von Hf zu ZrSiN, SiN und SiAlN in bestimmten beispielhaften Ausführungsformen. Diese Materialien haben sich auch als hitzestabil erwiesen (z. B. kann die Variation des Brechungsindexes n aufgrund von HT, wie thermischem Tempern bei etwa 650 °C, nicht größer sein als 0,1). In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen wurde herausgefunden, dass die Verwendung einer Hf-haltigen dielektrischen Schicht (anstelle einer dielektrischen TiO₂-Schicht) überraschenderweise zu einer Erhöhung der Sichtdurchlässigkeit für den beschichteten Gegenstand führt. In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann die Low-E-Beschichtung in Anwendungen wie etwa monolithischen oder Isolierglas(IG)-Fenstereinheiten, Fahrzeugfenstern oder dergleichen verwendet werden. Wenngleich Hf-haltige nitrierte dielektrische Hochindexschichten, wie hier erörtert, vorzugsweise bei Low-E-Beschichtungen verwendet werden, ist diese Erfindung nicht darauf beschränkt, und diese Schichten können in anderen Dünnschichtbeschichtungen, wie beispielsweise für Hochindexschichten in Antireflex(AR)-Beschichtungen verwendet werden.
„Wärmebehandlung“ (HT) und ähnliche Begriffe wie „Wärmebehandeln“ und „wärmebehandelt“, wie thermisches Tempern, thermische Verfestigung, und/oder Wärmebiegung, wie hier verwendet, bezieht sich auf eine Wärmebehandlung des Glassubstrats und der Beschichtung darauf bei einer Temperatur von mindestens 580 °C für mindestens 5 Minuten. Eine beispielhafte Wärmebehandlung ist die Wärmebehandlung bei einer Temperatur von etwa 600-650 °C für mindestens 8 Minuten.
In einer beispielhaften Ausführungsform dieser Erfindung wird ein beschichteter Gegenstand bereitgestellt, der eine Beschichtung umfasst, die von einem Glassubstrat getragen wird, wobei die Beschichtung umfasst: eine erste dielektrische Schicht auf dem Glassubstrat; eine Silber umfassende Infrarot (IR) reflektierende Schicht auf dem Glassubstrat, die sich zumindest über der ersten dielektrischen Schicht befindet; eine zweite dielektrische Schicht auf dem Glassubstrat, die sich zumindest über der IR reflektierenden Schicht befindet; und wobei mindestens eine von der ersten und der zweiten dielektrischen Schicht ein Hafnium(Hf)-Nitrid umfasst, von 0-10 % Sauerstoff (Atom-%) enthält, einen Brechungsindex (n) von mindestens 2,21 bei 550 nm aufweist und ferner mindestens eines von Zr, Si und Al umfasst.
In einer anderen Ausführungsform dieser Erfindung wird ein beschichteter Gegenstand bereitgestellt, der eine Beschichtung aufweist, die von einem Glassubstrat getragen wird, wobei die Beschichtung umfasst: eine erste dielektrische Schicht auf dem Glassubstrat; eine Infrarot (IR) reflektierende Schicht auf dem Glassubstrat, die sich zumindest über der ersten dielektrischen Schicht befindet; eine zweite dielektrische Schicht auf dem Glassubstrat, die sich zumindest über der IR reflektierenden Schicht befindet; eine dritte dielektrische Schicht auf dem Glassubstrat, die sich zumindest über der ersten und der zweiten dielektrischen Schicht befindet; und wobei mindestens eine von der ersten und der zweiten dielektrischen Schicht ein Hafnium(Hf)-Nitrid umfasst, und ferner mindestens eines von Zr, Si und Al umfasst.
Figurenliste
Diese Patent- oder Anmeldungsdatei enthält mindestens eine farbige Zeichnung. Kopien dieser Patent- oder Anmeldungsveröffentlichung mit Farbzeichnung(en) werden vom Amt auf Anfrage und nach Bezahlung der erforderlichen Gebühr zur Verfügung gestellt.

1 ist eine Querschnittansicht eines beschichteten Gegenstands gemäß einer beispielhaften Ausführungsform dieser Erfindung.
2 ist eine Querschnittansicht eines beschichteten Gegenstands gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform dieser Erfindung.
3 ist eine Querschnittansicht eines beschichteten Gegenstands gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform dieser Erfindung.
4 ist ein Diagramm des Prozentanteils (%) gegen die Wellenlänge (nm), das die Durchlässigkeits(T)-%, Glasseitenreflexions(G)-% und Beschichtungsseitenreflexions(F)-% eines Schichtstapels einschließlich einer Hochindex-TiO₂-Schicht gegen die Wellenlänge (nm) sowohl im beschichteten (AC) Zustand als auch im Zustand nach der HT darstellt.
5 ist ein Diagramm, das optische/thermische Daten für die beschichteten Gegenstände aus Beispiel 1 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung und Vergleichsbeispiel 1 (CE1) darstellt.
6 ist ein Diagramm, das optische/thermische Daten für die beschichteten Gegenstände aus den Beispielen 2 und 3 gemäß bevorzugten Ausführungsformen dieser Erfindung darstellt.
7 ist ein Diagramm des Prozentanteils (%) gegen die Wellenlänge (nm), das die Durchlässigkeits(T)-%, Glasseitenreflexions(G)-% und Beschichtungsseitenreflexions(F)-% eines Schichtstapels einschließlich einer Hochindex- HfSiAlN -Schicht gegen die Wellenlänge (nm) sowohl im beschichteten (AC) Zustand als auch im Zustand nach der HT darstellt, für Beispiel 2.
8 ist ein Diagramm des Prozentanteils (%) gegen die Wellenlänge (nm), das die Durchlässigkeits(T)-%, Glasseitenreflexions(G)-% und Beschichtungsseitenreflexions(F)-% eines Schichtstapels einschließlich einer Hochindex- HfSiAlN -Schicht gegen die Wellenlänge (nm) sowohl im beschichteten (AC) Zustand als auch im Zustand nach der HT darstellt, für Beispiel 3.
9 ist ein Diagramm, das optische/thermische Daten für die beschichteten Gegenstände aus den Beispielen 4 und 5 gemäß bevorzugten Ausführungsformen dieser Erfindung darstellt.
10 ist ein Diagramm des Prozentanteils (%) gegen die Wellenlänge (nm), das die Durchlässigkeits(T)-%, Glasseitenreflexions(G)-% und Beschichtungsseitenreflexions(F)-% eines Schichtstapels einschließlich einer Hochindex- HfSiAlN -Schicht gegen die Wellenlänge (nm) sowohl im beschichteten (AC) Zustand als auch im Zustand nach der HT darstellt, für Beispiel 4.
11 ist ein Diagramm des Prozentanteils (%) gegen die Wellenlänge (nm), das die Durchlässigkeits(T)-%, Glasseitenreflexions(G)-% und Beschichtungsseitenreflexions(F)-% eines Schichtstapels einschließlich einer Hochindex- HfSiAlN -Schicht gegen die Wellenlänge (nm) sowohl im beschichteten (AC) Zustand als auch im Zustand nach der HT darstellt, für Beispiel 5.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN DER ERFINDUNG
Nun wird Bezug auf die Zeichnungen genommen, in denen gleiche Bezugszeichen in den verschiedenen Ansichten gleiche Teile bezeichnen.
Die hier bereitgestellten beschichteten Gegenstände hierkönnen in Anwendungen wie monolithischen Fenstern, IG-Fenstereinheiten, z. B. Wohnfenstern, Glasterrassentüren, Fahrzeugfenstern und/oder jeder anderen geeigneten Anwendung verwendet werden, die ein einziges oder mehrere Substrate, wie Glassubstrate, beinhaltet.
Herkömmliches Material mit hohem Brechungsindex wie TiO₂ mit geringer oder keiner Lichtabsorption im sichtbaren Bereich wird häufig in Low-E-Beschichtungen in Fensteranwendungen verwendet. TiO₂ ist jedoch in der Regel nach einem thermischen Temperprozess, wie mit HT bei etwa 650 °C für 8 Minuten, infolge von Schichtkristallisation (oder Änderung der Kristallinität) im abgeschiedenen oder im Zustand nach dem Tempern nicht hitzestabil, was wiederum zu thermischer Belastung oder Gitterdefekten an benachbarten Schichten im Schichtstapel führen kann. Solch eine Belastung kann ferner eine Änderung der physikalischen oder Materialeigenschaften des Stapels bewirken und somit Einfluss auf die IR reflektierende Schicht auf Ag-Basis nehmen, was zu einer verschlechterten Low-E-Stapelleistung führt. TiO₂-Schichten weisen auch eine sehr geringe Sputter-Abscheidungsrate auf.
4 zeigt, dass TiO₂ thermisch nicht stabil und somit praktisch nicht wärmebehandelbar ist. 4 ist ein Diagramm des Prozentanteils (%) gegen die Wellenlänge (nm), das die Durchlässigkeits(T)-%, Glasseitenreflexions(G)-% und Beschichtungsseitenreflexions(F)-% eines Schichtstapels einschließlich einer Hochindex-TiO₂-Schicht gegen die Wellenlänge (nm) sowohl im beschichteten (AC) Zustand als auch im Zustand nach der HT darstellt. Der Schichtstapel war Glas/TiO₂(27 nm)/ZnO(4 nm)/Ag(11 nm)/NiTiNbO_x(2,4 nm)/ZnSnO(10 nm)/ZnO(4 nm) /SiN(10 nm), wobei die ZnO-Schichten in diesem Stapel aus Vergleichsbeispiel 2 (CE 2) mit Al dotiert waren. Somit liegen die AC-Kurven vor der HT und liegen die HT-Kurven nach der Wärmebehandlung für etwa acht Minuten bei etwa 650 °C. In 4 zeigen die obersten drei der rechts aufgeführten Kurven die AC-Beschichtung, d. h. vor der HT, und die unteren drei nach der Wärmebehandlung, weshalb sie mit „HT“ gekennzeichnet sind. 4 zeigt, dass der Schichtstapel mit dem kristallinen TiO₂ nicht thermisch stabil und somit praktisch nicht wärmebehandelbar ist. Das Vergleichsbeispiel 2 (CE2) in 4 zeigt eine signifikante Verschiebung im IR-Bereich der Durchlässigkeits- und der Reflexionsspektren, und es wurden auch Anstiege im Emissionsgrad und der Trübung festgestellt. 4 zeigt im Wellenlängenbereich von etwa 1500 bis 2400 nm aufgrund der HT eine Verschiebung von der „AC-T“-Kurve (Durchlässigkeit, beschichtet, vor HT) zur „HT-T“-Kurve (Durchlässigkeit, nach HT) von etwa 6 %; es gab eine Verschiebung aufgrund der HT von der „AC-G“-Kurve (glasseitige Reflexion, beschichtet, vor HT) zur „HT-G“-Kurve (glasseitige Reflexion, nach HT) von etwa 12-14 %; und es gab aufgrund der HT eine Verschiebung der „AC-F“-Kurve (beschichtungsseitige Reflexion, beschichtet, vor HT) zur „HT-F“-Kurve (beschichtungsseitige Reflexion nach HT) von etwa 12-13 %. Insgesamt ergibt sich in Kombination eine deutliche Verschiebung der Durchlässigkeits- und Reflexionsspektren bei HT, was auf eine mangelnde thermische Stabilität hinweist.
Beispielhafte Ausführungsformen dieser Erfindung lösen diese Probleme durch Bereitstellen von Hafnium(Hf)-haltiger nitrierter dielektrischer Schicht 2 (und möglicherweise Schicht 6) mit einem hohen Indexwerts (hoher Brechungsindex n, gemessen bei 550 nm) und einer geringen Absorption (geringer k-Wert, gemessen bei 400 nm) zur Verwendung bei Low-E-Beschichtungen. Anders als bei dielektrischen TiO₂-Schichten stellte sich heraus, dass die hier bereitgestellten Hafnium-haltigen dielektrischen Hochindexschichten 2 (und möglicherweise 6) hierwärmebehandelbar sind, sodass sie bei der Wärmebehandlung (HT) im Wesentlichen thermisch stabil sind, amorph oder im Wesentlichen amorph sind und durch Sputtern bei viel höheren Sputter-Abscheidungsraten abgeschieden werden können als TiO₂. In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann/können die Hafnium-haltige(n) nitrierte(n) dielektrische(n) Hochindexschicht(en) 2 (und möglicherweise 6) eines oder mehrere von HfSiAlN, HfZrSiAlN, HfSiN, HfAlN und/oder HfAlZrN sein oder beinhalten (in verschiedenen Stöchiometrien). Die hier bereitgestellten chemischen Darstellungen, in denen jedes von Hf, Zr und/oder N enthalten ist/sind, werden aus Gründen der Einfachheit und der Verständlichkeit bereitgestellt und sind nicht notwendigerweise stöchiometrisch. Zum Beispiel bedeutet HfSiAlN nicht, dass gleiche Mengen an Hf, Si, Al und N bereitgestellt werden. Stattdessen kann zum Beispiel und ohne Einschränkung eine HfSiAlN-Schicht mehr Si als Hf, mehr Si als Al und so weiter beinhalten. Als weiteres Beispiel kann SiN jede geeignete Stöchiometrie aufweisen, wobei ein Beispiel Si₃N₄ ist.
Es hat sich gezeigt, dass die Zugabe von Hf zu SiAlN, SiN, und ZrSiAlN beispielsweise eine Erweiterung seiner Bandlücke ermöglicht und somit die optische Absorption (k) erheblich senkt, während es einen hohen Brechungsindex (n) aufweist. Diese Materialien haben sich auch als hitzestabil erwiesen (z. B. kann die Variation des Brechungsindexes n aufgrund von HT, wie thermischem Tempern bei etwa 650 °C, niedrig sein). In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann die Low-E-Beschichtung in Anwendungen wie etwa monolithischen oder Isolierglas(IG)-Fenstereinheiten, Fahrzeugfenstern oder dergleichen verwendet werden. Wenngleich Hf-haltige nitrierte dielektrische Hochindexschichten, wie hier erörtert, vorzugsweise bei Low-E-Beschichtungen verwendet werden, ist diese Erfindung nicht darauf beschränkt, und diese Schichten können in anderen Dünnschichtbeschichtungen wie beispielsweise für Hochindexschichten in Antireflex(AR)-Beschichtungen verwendet werden.
ZrSiAlN weist einen Absorptionskoeffizienten k auf, der für bestimmte optische Beschichtungsanwendungen zu groß sein kann. In bestimmten Ausführungsformen dieser Erfindung wurde festgestellt, dass die Zugabe von Hf-Mengen zu SiAlN, SiN und ZrSiAlN eine Erweiterung seiner Bandlücke ermöglicht und somit die optische Absorption beträchtlich senkt, während ein hoher Brechungsindex bereitgestellt wird. Der Extinktionskoeffizient k bei einer Wellenlänge von etwa 400 nm (3,1 eV) in diesen Nitriden steht in Beziehung zu ihrer Bandlücke. Photonen mit Wellenlängen um 400 nm können in Materialien mit Bandlücken von mehr als 3,1 eV nicht angemessen absorbiert werden, was zu geringer oder keiner Absorption führt. Auf der anderen Seite führen Bandlücken um 3,1 eV oder niedriger zu einer signifikanten optischen Absorption. Die Breite der Bandlücke korreliert mit dem Unterschied in der Elektronegativität zwischen dem Metallelement und dem Stickstoff. Hf weist einen großen Unterschied in der Elektronegativität mit einem Wert von 1,16 (N=3,04) auf, wodurch es zu einem Anstieg der Bandlücke von SiAlN, SiN und ZrSiAIN, wenn diese dazugegeben werden, und somit zu einer geringeren Absorption kommt, wodurch die Durchlässigkeit erhöht wird. Wir haben herausgefunden, dass die Zugabe von Hf zu diesen Nitriden zu einem thermisch stabilen Nitrid mit hohem Brechungsindex mit geringerer optischer Absorption und damit höherer Durchlässigkeit führt, das einer Wärmebehandlung (HT) wie beispielsweise thermischem Tempern standhalten kann.
In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen dieser Erfindung kann/können die Hafnium-haltige(n) nitrierte(n) dielektrische(n) Hochindexschicht(en) 2 (und möglicherweise 6) aus oder einschließlich HfSiAlN, HfZrSiAlN, HfSiN, HfAIN und/oder HfAlZrN einen hohen Brechungsindex (n) von mindestens 2,21, bevorzugter von mindestens 2,25, noch bevorzugter von mindestens 2,30 (bei 550 nm), und einen geringen Absorptionkoeffizienten (k) von nicht mehr als 0,02, bevorzugter nicht mehr als 0,015, noch bevorzugter nicht mehr als 0,010 (bei 400 nm) aufweisen. Zusätzlich sind beschichtete Gegenstände gemäß beispielhaften Ausführungsformen dieser Erfindung thermisch stabil und realisieren eine Änderung des Brechungsindex‘ (n) nach einer Wärmebehandlung bei 650 °C für 8 Minuten von nicht mehr als 0,10, bevorzugter nicht mehr als 0,04, und am meisten bevorzugt nicht mehr 0,01. Eine solche / Solche hafniumhaltige(n) nitrierte(n) dielektrische(n) Hochindexschicht(en) aus oder einschließlich HfSiAlN, HfZrSiAlN, HfSiN, HfAIN und/oder HfAlZrN können zum Austausch von TiO₂- oder Nioboxid- (z. B. Nb₂O₅) Hochindexschichten in jedem Low-E- oder AR-Beschichtungsstapel in beispielhaften Ausführungsformen dieser Erfindung verwendet werden, um die hier beschriebenen Vorteile zu erzielen.
Ein beispielhafter Metallgehalt einer HfZrSiAlN-Schicht ist in Bezug auf das Atomverhältnis wie folgt: Hf:Zr:Si:Al → 31,3: 31,3: 6,7: 30,7. Mit anderen Worten, Hf machte 31,3 %, Zr machte 31,3 %, Si machte 6,7 % und Al machte 30,7 % des Metallgehalts der nitrierten Schicht aus, ausgedrückt als Atom-%. Somit hatte dieses Beispiel gleiche Mengen an Hf und Zr und eine Menge an Al zwischen dem niedrigen Si-Gehalt von 6,7 und sowohl dem Hf- als auch dem Zr-Gehalt. In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen, wenn sowohl Hf als auch Zr enthalten sind, ist die Summe der Metallgehalte von Hf und Zr etwa 45 bis 75 % des Metallgehalts der Schicht, bevorzugter von 50 bis 70 % des Metallgehalts der Schicht. In einer anderen beispielhaften Ausführungsform besteht der Metallgehalt einer HfSiAIN-Schicht 2 und/oder 6 aus 62,6 % Hf, 6,7 % Si und 30,7 % Al (Atom-%). In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen dieser Erfindung kann der Metallgehalt der Hafnium-haltigen nitrierten dielektrischen Hochindexschicht 2 und/oder 6, aus oder einschließlich eines oder mehrerer von HfSiAlN, HfZrSiAIN, HfSiN, HfAIN und/oder HfAlZrN eines oder mehrere der Folgenden enthalten: (i) von 10-75 % Hf, bevorzugter von 20-70 % Hf, noch bevorzugter von 20-50 % Hf, möglicherweise von 25-40 % Hf (Atom-%); (ii) von 0-50 % Zr, bevorzugter von 1-40 % Zr, noch bevorzugter von 10-40 % Zr und am meisten bevorzugt von 20-40 % Zr (Atom-%); (iii) von 2-50 % Si, bevorzugter von 3-20 % Si, noch bevorzugter von 4-15 % Si (Atom-%); und (iv) von 0-60 % Al, bevorzugter von 1-45 % Al, noch bevorzugter von 10-40 % Al und am meisten bevorzugt von 20-40 % Al (Atom-%). Es ist zu beachten, dass Si hier als Metall betrachtet wird. In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen enthält die Hf-haltige Schicht mehr Hf als Si, wie beispielsweise mindestens 10 % mehr Si als Hf, bevorzugter mindestens 25 % mehr Hf als Si und am meisten bevorzugt mindestens 35 % mehr Hf als Si, ausgedrückt als Atom-%. In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen weist Hf den höchsten Atomprozentmetallgehalt aller Metalle in Schicht 2 und/oder 6 auf, wenn die Schicht ein Hf-Nitrid, wie beispielsweise HfSiAIN, HfZrSiAlN, HfSiN, HfAIN und/oder HfAlZrN, umfasst.
Der Metallgehalt der Hafnium-haltigen nitrierten dielektrischen Hochindexschicht 2 und/oder 6 aus oder einschließlich eines oder mehrerer von HfSiAlN, HfZrSiAlN, HfSiN, HfAIN und/oder HfAlZrN ist vorzugsweise frei von oder im Wesentlichen frei von Ti und Nb. Die das Hf-Nitrid umfassende Schicht 2 und/oder 6 kann von 0-10 % Ti, bevorzugter von 0-5 % Ti und am meisten bevorzugt von 0-2 % Ti (Atom-%) enthalten. Die das Hf-Nitrid umfassende Schicht 2 und/oder 6 kann von 0-10 % Nb, bevorzugter von 0-5 % Nb und am meisten bevorzugt von 0-2 % Nb enthalten.
Obwohl Sauerstoff in der/den Hafnium-haltigen nitrierten dielektrischen Hochindexschicht(en) 2 (und möglicherweise 6) aus oder einschließlich HfSiAIN, HfZrSiAlN, HfSiN, HfAIN und/oder HfAlZrN, wie hier erörtert, nicht bevorzugt wird, ist es möglich, dass diese Schichten eine geringe Menge Sauerstoff enthalten. Zum Beispiel kann/können die Hafnium-haltige(n) nitrierte(n) dielektrische(n) Hochindexschicht(en) 2 (und möglicherweise 6) aus oder einschließlich HfSiAIN, HfZrSiAlN, HfSiN, HfAIN und/oder HfAlZrN zu 0-10 % Sauerstoff, bevorzugter zu 0-5 % Sauerstoff und am meisten bevorzugt zu 0-2 % Sauerstoff (Atom-%) enthalten.
In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen dieser Erfindung kann der Metallgehalt einer Hafnium-haltigen nitrierten dielektrischen Hochindexschicht 2 und/oder 6 aus oder einschließlich HfAlZrN mehr Al als Hf enthalten. Beispielsweise wurde herausgefunden, dass eine Schicht aus oder einschließlich HfAlZrN einen signifikant höheren Brechungsindex, einen wünschenswert niedrigen k-Wert und eine Wärmebehandelbarkeit mit einer geringen Menge an Hf realisieren kann. Beispielsweise kann in bestimmten beispielhaften Ausführungsformen eine HfAlZrN- oder HfAIN-Schicht mindestens doppelt so viel Al wie Hf enthalten, manchmal mindestens dreimal so viel Al wie Hf. Die amorphen Eigenschaften stellen hitzebeständige Materialien bereit. Dieses Material bleibt selbst bei der nachfolgenden Wärmebehandlung bei 650 °C amorph. In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen liegt mehr Al als sowohl Hf als auch Zr vor, zum Beispiel mindestens doppelt so viel Al wie sowohl Hf als auch Zr, und die Schicht kann mehr Hf als Zr enthalten, wie zum Beispiel mindestens zwei- oder dreimal so viel Hf wie Zr (Atomprozentanteile). Eine beispielhafte Schicht kann das folgende Materialverhältnis aufweisen: Al:Hf:Zr:Si → 1:0,3:0,06:0,2 (Atomverhältnis), wobei Si optional ist. Zusätzlich weisen Al:Hf:Zr:N-Materialien eine Sputter-Abscheidungsrate auf, die viel höher ist als Titanoxid, was vorteilhaft ist, wie hier erörtert. Zusammengefasst weist HfAlZrN für Schicht 2 und/oder 6 hervorragende Eigenschaften auf, wie beispielsweise einen hohen Brechungsindex, eine geringe Absorption und thermische Stabilität, wobei Aluminium das dominierende Element ist, das mehr als den dreifachen Gehalt anderer Metallelemente aufweisen kann.
1 ist eine Querschnittansicht eines beschichteten Gegenstands nach einer beispielhaften Ausführungsform dieser Erfindung. Der beschichtete Gegenstand umfasst Glassubstrat 1 (z. B. klares, grünes, bronzefarbenes oder blaugrünes Glassubstrat von etwa 1,0 bis 10,0 mm Dicke, bevorzugter etwa 1,0 bis 6,0 mm Dicke), und eine mehrschichtige Beschichtung (oder ein Schichtsystem), das entweder direkt oder indirekt auf dem Substrat 1 bereitgestellt ist. Die beispielhafte Low-E-Beschichtung gemäß der Ausführungsform in 1 kann beispielsweise Hafnium-haltige nitrierte dielektrische Hochindexschicht(en) 2 aus oder einschließlich HfSiAlN, HfZrSiAlN, HfSiN, HfAlN und/oder HfAlZrN, wie hier erörtert, eine Zinkoxid und/oder Zinkstannat enthaltende Kontaktschicht 3 (z. B. ZnO_x, wobei „x“ etwa 1 betragen kann; oder ZnAlO_x), die Infrarot (IR) reflektierende Schicht 4 einschließlich oder aus Silber, Gold oder dergleichen, eine obere Kontaktschicht 5 aus oder einschließlich eines Ni- und/oder Cr (z. B. NiCrOx) oder anderen geeigneten Materials und eine dielektrische Deckschicht aus oder einschließlich einer dielektrischen Schicht 6, die eine Schicht mit mittlerem Brechungsindex wie Zinkoxid oder Zinkstannat sein kann, oder eine Hochindexschicht wie Titanoxid (z. B. TiO₂), Zirkon-dotiertes Titanoxid oder eine Hafnium-haltige nitrierte dielektrische Hochindexschicht aus oder mit HfSiAlN, HfZrSiAlN, HfSiN, HfAIN und/oder HfAlZrN, wie hier erörtert, eine optionale Mittelindexschicht 7 aus oder einschließlich Zinkoxid, Zinnoxid, Siliziumnitrid und/oder Zinkstannat oder einem anderen geeigneten Material, und die dielektrische Schicht 8 aus oder einschließlich Siliziumnitrid und/oder Siliziumoxynitrid oder einem anderen geeigneten Material. Die Siliziumnitridschichten (z. B. Schicht 8) können ferner Al, Sauerstoff oder dergleichen umfassen, und die Schichten auf Zinkoxidbasis können auch Zinn und/oder Aluminium enthalten. Andere Schichten und/oder Materialien können in bestimmten beispielhaften Ausführungsformen dieser Erfindung auch in der Beschichtung vorgesehen werden, und es ist auch möglich, dass bestimmte Schichten in bestimmten Beispielfällen entfernt oder geteilt werden können. Beispielsweise könnte die Deckschicht eine Zirkoniumoxidschicht beinhalten, oder eine AlSiBO_x-Schicht (nicht dargestellt) könnte direkt über und in Kontakt mit der Siliziumnitridschicht 8 bereitgestellt sein. Als ein anderes Beispiel könnte eine andere Mittelindexschicht, wie beispielsweise Siliziumnitrid, zwischen dem Glassubstrat 1 und der Hochindexschicht 2 bereitgestellt sein. Als ein weiteres Beispiel können dabei zwei IR-reflektierende Schichten auf Silberbasis, die durch einen dielektrischen Schichtstapel mit Zinnoxid beabstandet sind, bereitgestellt sein, und die Deckschicht und/oder Grundschicht aus 1 kann darin verwendet werden. Darüber hinaus können eine oder mehrere der oben erörterten Schichten in bestimmten beispielhaften Ausführungsformen dieser Erfindung mit anderen Materialien dotiert sein. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf den in 1 gezeigten Schichtstapel beschränkt, da der Stapel in 1 nur als Beispiel bereitgestellt wird, um (einen) Beispielort(e) für die Hf-haltige Hochindexschicht 2 (und möglicherweise 6) zu veranschaulichen.
Bei monolithischen Fällen schließt der beschichtete Gegenstand nur ein Substrat wie das Glassubstrat 1 ein (siehe 1). Jedoch können die hier bereitgestellten monolithisch beschichteten Gegenstände in Vorrichtungen, wie zum Beispiel IG-Fenstereinheiten, verwendet werden. In der Regel kann eine IG-Fenstereinheit zwei oder mehr beabstandete Substrate mit einem dazwischen definierten Luftspalt beinhalten. Beispielhafte IG-Fenstereinheiten sind zum Beispiel in den US-Patenten Nr. 5,770,321, 5,800,933, 6,524,714, 6,541,084 und US 2003/0150711 dargestellt und beschrieben, deren Offenbarungen hierin alle durch Bezugnahme aufgenommen sind. Zum Beispiel kann das in 1 dargestellte beschichtete Glassubstrat über (einen) Abstandshalter, (ein) Dichtmittel oder dergleichen mit einem anderen Glassubstrat gekoppelt werden, wobei in einer IG-Fenstereinheit dazwischen ein Spalt definiert ist. In bestimmten Beispielfällen kann die Beschichtung auf der dem Spalt zugewandten Seite des Glassubstrats 1 bereitgestellt sein, d. h. Oberfläche Nr. 2 oder Oberfläche Nr. 3. In anderen beispielhaften Ausführungsformen kann die IG-Fenstereinheit weitere Glasscheiben beinhalten (z. B. kann die IG-Einheit drei voneinander beabstandete Glasscheiben anstelle von zwei beinhalten).
Die transparente dielektrische untere Kontaktschicht 3 kann aus Zinkoxid (z. B. ZnO), Zinkstannat oder einem anderen geeigneten Material sein oder dieses beinhalten. Das Zinkoxid der Schicht 3 kann in bestimmten beispielhaften Ausführungsformen auch andere Materialien wie Al (z. B. zur Bildung von ZnAlO_x) oder Sn enthalten. Zum Beispiel kann in bestimmten beispielhaften Ausführungsformen dieser Erfindung die Zinkoxidschicht 3 mit etwa 1 bis 10 % Al (oder B) dotiert sein, vorzugsweise etwa 1 bis 5 % Al (oder B) und am meisten bevorzugt etwa 2 bis 4 % Al (oder B). Durch Verwendung von Zinkoxid 3 unter dem Silber in Schicht 4 kann eine ausgezeichnete Silberqualität erreicht werden. Die Zinkoxidschicht 3 wird in der Regel in einem kristallinen Zustand abgeschieden. In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen (z. B. untenstehend zu erörtern) kann die Zinkoxid-haltige Schicht 3 durch Sputtern eines keramischen ZnO- oder drehbaren Metallmagnetron-Sputterziels gebildet werden.
Die Infrarot (IR) reflektierende Schicht 4 ist vorzugsweise im Wesentlichen oder vollständig metallisch und/oder leitfähig und kann Silber (Ag), Gold oder jedes andere geeignete IR reflektierende Material umfassen oder im Wesentlichen daraus bestehen. Das Silber der IR reflektierenden Schicht 4 kann in bestimmten beispielhaften Ausführungsformen mit (einem) anderen Material(ien) dotiert sein, wie beispielsweise mit Pd, Zn oder Cu. Die IR reflektierende Schicht 4 trägt dazu bei, dass die Beschichtung Low-E- und/oder gute Sonnenschutzeigenschaften aufweist, wie eine niedrige Abstrahlung, einen niedrigen Flächenwiderstand und so weiter. Die IR reflektierende Schicht kann jedoch in bestimmten Ausführungsformen dieser Erfindung leicht oxidiert sein. Mehrere IR reflektierende Schichten auf Silberbasis 4 können in einer Low-E-Beschichtung, beabstandet durch mindestens eine dielektrische Schicht in Doppel- oder Dreifachsilberstapeln einschließlich Hochindexschichten, die hier in bestimmten beispielhaften Ausführungsformen dieser Erfindung erörtert werden, bereitgestellt sein.
Die obere Kontaktschicht 5 befindet sich über und in direktem Kontakt mit der IR reflektierenden Schicht 4, und kann in bestimmten beispielhaften Ausführungsformen ein Ni- und/oder Cr-Oxid sein oder dieses beinhalten. In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann die obere Kontaktschicht 5 aus Nickel(Ni)-Oxid, Chrom-(Cr)-Oxid oder einem Nickellegierungsoxid wie Nickelchromoxid (NiCrO_x), oder (einem) anderen geeigneten Material(), wie NiCrMoO_x, NiCrMo, Ti, NiTiNbO_x, TiO_x, metallischem NiCr oder dergleichen bestehen oder dieses beinhalten. Die Kontaktschicht 5 kann in verschiedenen Ausführungsformen dieser Erfindung oxidationsgradiert sein oder nicht. Oxidationsgrading bedeutet, dass sich der Oxidationsgrad in der Schicht durch die Dicke der Schicht ändert, so dass beispielsweise eine Kontaktschicht an der Kontaktgrenzfläche mit der unmittelbar benachbarten IR reflektierenden Schicht 4 gradiert sein kann und weniger oxidiert wird als an einem Abschnitt der Kontaktschicht, der weiter weg oder weiter/am weitesten von der unmittelbar benachbarten IR reflektierenden Schicht entfernt ist. Die Kontaktschicht 5 kann in verschiedenen Ausführungsformen dieser Erfindung über die gesamte IR reflektierende Schicht 4 kontinuierlich verlaufen oder nicht.
Unterhalb oder oberhalb der in 1 dargestellten Beschichtung kann/können auch (eine) weitere Schicht(en) bereitgestellt werden. Somit kann/können, während sich das Schichtsystem „auf“ dem Substrat 1 (direkt oder indirekt) befindet oder von diesem „gestützt“ wird, (eine) andere Schicht(en) dazwischen bereitgestellt werden. Somit kann beispielsweise die Beschichtung aus 1 als „auf“ oder „gestützt von“ dem Substrat 1 angesehen werden, selbst wenn (eine) andere Schicht(en) zwischen Schicht 2 und Substrat 1 bereitgestellt sind. Darüber hinaus können bestimmte Schichten der dargestellten Beschichtung in bestimmten Ausführungsformen entfernt werden, während andere zwischen den verschiedenen Schichten hinzugefügt werden, oder die verschiedene(n) Schicht(en) können zwischen den geteilten Abschnitten in anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung hinzugefügt werden, ohne vom allgemeinen Geist bestimmter Ausführungsformen dieser Erfindung abzuweichen.

Obwohl verschiedene Dicken in verschiedenen Ausführungsformen dieser Erfindung verwendet werden können, können die beispielhaften Dicken und Materialien für die jeweiligen Schichten auf dem Glassubstrat 1 in der Ausführungsform der 1 wie folgt liegen, von dem Glassubstrat nach außen (z. B. kann der Al-Gehalt in den Zinkoxid- und den Siliziumnitridschichten in bestimmten Beispielsfällen etwa 1-10 %, bevorzugter etwa 1-5 % betragen): Dicke in Angstrom-Einheiten (Å). Tabelle 1 (Beispielmaterialien/-dicken; Ausführungsform Fig. 1)

Schicht	Bevorzugter Bereich (Å)	Stärker bevorzugt (Å)	Beispiel (Å)
Hf-haltig (Schicht 2)	40-500 Å	150-350 Å	270 Å
ZnO oder ZnAlO_x (Schicht 3)	10-240 Å	35-120 Å	40 Å
Ag (Schicht 4)	40-160 Å	65-125 Å	110 Å
Kontakt (Schicht 5)	10-70 Å	20-50 Å	34 Å
Schicht 6	30-350 Å	80-200 Å	100 Å
ZnO oder ZnAlO_x oder SiN (Schicht 7)	10-240 Å	35-120 Å	40 Å
Si_xN_y (Schicht 8)	50-250 Å	80-180 Å	100 Å

In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen dieser Erfindung können die hier bereitgestellten beschichteten Gegenstände (siehe z. B. 1) bei der monolithischen Messung folgende in Tabelle 2 aufgeführte Low-E (niedriger Emissionsgrad), solaren und/oder optischen Eigenschaften aufweisen. Tabelle 2: Low-E/Solareigenschaften (monolithisch)

Eigenschaft Allgemein Stärker bevorzugt Am stärksten bevorzugt

R_s (Ohm/sq.): < = 11,0 < = 10 < = 9

E_n: < = 0,2 < = 0,15 < = 0,10

T_vis (%): > = 50 > = 60 > = 70
Während die transparente dielektrische Hf-haltige Hochindexschicht 2 (und möglicherweise 6) in Verbindung mit der Low-E-Beschichtung, wie sie in 1 oben dargestellt und beschrieben ist, ist diese Erfindung nicht darauf beschränkt. Die Hafnium-haltige nitrierte dielektrische Hochindexschicht 2 (und gegebenenfalls 6) aus oder einschließlich HfSiAlN, HfZrSiAlN, HfSiN, HfAlN und/oder HfAlZrN, wie hier beschrieben, kann/können als Schicht(en) mit hohem Brechungsindex in jeder geeigneten Low-E-Beschichtung verwendet werden, entweder oberhalb oder unterhalb der IR reflektierenden Schicht(en). Eine oder mehrere solcher Hafnium-haltigen nitrierten dielektrischen Schichten aus oder einschließlich HfSiAlN, HfZrSiAlN, HfSiN, HfAlN und/oder HfAlZrN kann/können in jeder geeigneten Low-E-Beschichtung bereitgestellt werden. Zum Beispiel und ohne Einschränkung können Hafnium-haltige nitrierte dielektrische Hochindexschichten, die hier erörtert werden und aus HfSiAlN, HfZrSiAlN, HfSiN, HfAlN und/oder HfAlZrN bestehen oder diese(s) beinhalten, verwendet werden, um jede Hochindexschicht (z. B TiO_x oder TiO₂) in irgendeiner der Low-E-Beschichtungen in einem der US-Patente Nr. 9,212,417, 9,297,197, 7,390,572, 7,153,579, 9,365,450 und 9,403,345 zu ersetzen, die durch Bezugnahme alle hierin aufgenommen sind.
2 ist eine Querschnittsansicht eines beschichteten Gegenstands gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform dieser Erfindung. 2 ist ähnlich wie die oben erörterte 1, außer dass in der Ausführungsform in 2 eine Schicht mit mittlerem Index (n) 23 aus oder einschließlich Material wie beispielsweise Siliziumnitrid oder Zinkoxid zwischen und direkt in Kontakt mit dem Glassubstrat 1 und der Hf-haltigen Hochindexschicht 2 bereitgestellt wird, und anstelle der Schicht 8 eine Niedrigindexschicht 21 aus einem Material wie beispielsweise SiO₂ bereitgestellt wird.
3 ist eine Querschnittsansicht eines beschichteten Gegenstands gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform dieser Erfindung. 3 ist ähnlich zu der oben erörterten 1, mit der Ausnahme, dass zwei Hochindexschichten 2 und 6 in dem Überzug vorgesehen sind und die Schicht 7 von 1 in der Ausführungsform von 3 weggelassen ist. In dem Überzug in 3 ist Schicht 2 eine Hf-haltige Hochindexschicht aus oder einschließlich HfSiAIN, HfZrSiAlN, HfSiN, HfAlN und/oder HfAlZrN, wie hier erörtert, und Schicht 6 besteht aus oder schließt Titanoxid (z. B. TiO₂), welches dotiert sein kann oder auch nicht.
Beispiele gemäß bestimmten beispielhaften Ausführungsformen dieser Erfindung und zwei Vergleichsbeispiele (CEs) werden unten erörtert.
BEISPIEL 1
Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel (CE) 1 hatten jeweils den folgenden Schichtstapel mit Schichtdicken in nm-Einheiten. Das Vergleichsbeispiel (CE) 1 verwendete eine TiO₂-Hochindexschicht im unteren dielektrischen Abschnitt, wohingegen Beispiel 1 die TiO₂-Hochindexschicht von CE1 mit einer HfSiAlN-Schicht 2 ersetzte. Beispiel 1 ersetzte auch einen großen Teil des TiO₂ in der Deckschicht von CE1 mit einer HfSiAIN-Schicht. Abgesehen von der Änderung der Materialien mit hohem Index waren CE1 und Beispiel 1 gleich.

Schicht CE 1 (nm) Bsp. 1 (nm)

SiN 20 20

HfSiAlN 0 15

TiO₂ 20 5

NiCrOx 1 1

Ag 12,2 12,2

ZnAlO 8 8

TiO₂ 30 0

HfSiAlN 0 30

Glas (3 mm)
5 zeigt die optischen/thermischen Daten für den beschichteten Gegenstand aus Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1 (CE 1). „AC“ in 5 steht für „beschichtet“ (d. h. vor HT). Die Leistung für Beispiel 1 war hervorragend. Die Farbe ist nahezu neutral und die Sichtdurchlässigkeit war hoch und das normale Emissionsgrad (E_n) niedrig. Überraschenderweise ist zu erkennen, dass der Ersatz von TiO₂ aus CE1 durch HfSiAlN in Beispiel 1 zu einer Erhöhung der Sichtdurchlässigkeit (T_vis) führte. Insbesondere wies Beispiel 1 eine Sichtdurchlässigkeit von 78 % auf, wohingegen CE 1 eine geringere Sichtdurchlässigkeit von 76,7 % aufwies. Somit ist der Ersatz von TiO₂ durch HfSiAIN dahingehend vorteilhaft, dass das HfSiAlN Farbe, Emissionsgrad oder Durchlässigkeit nicht signifikant nachteilig beeinflusst (und sogar eine Erhöhung der Sichtdurchlässigkeit bereitstellen kann, wie in 5 dargestellt), auf eine viel schnellere Weise als TiO₂ abgeschieden werden kann und amorph oder im Wesentlichen amorph ist, wenn es abgeschieden wird und nach HT, sodass es im Vergleich zu TiO₂ eine signifikant verbesserte thermische Stabilität aufweist.
BEISPIEL 2
Beispiel 2 war eine Low-E-Beschichtung auf einem Glassubstrat gemäß einer bevorzugten Ausführungsform gemäß der Ausführungsform aus 1 im Vergleich zum Vergleichsbeispiel (CE) 2 in 4. Der Schichtstapel in Beispiel 2 war ähnlich dem Schichtstapel von CE2 in 4, außer dass die TiO₂-Schicht in CE2 für 4 in Beispiel 2 durch eine HfSiAIN-Schicht ersetzt wurde. Der Schichtstapel von Beispiel 2 war Glas/HfSiAlN(27 nm)/ZnO(4 nm)/Ag(11 nm)/NiTiNbO_x(2,4 nm)/ZnSnO(10 nm)/ZnO(4 nm )/SiN(10 nm), wobei die ZnO-Schichten in den Stapeln in sowohl Beispiel 2 als auch in CE2 mit Al dotiert waren. Mit anderen Worten waren die Stapel in Beispiel 2 und CE2 mit Ausnahme der unteren Schicht im Wesentlichen gleich. Die HfSiAlN-Schicht in Beispiel 2 wurde durch Sputtern in einer Atmosphäre abgeschieden, die 33 sccm Argongas und 10 sccm Stickstoffgas enthielt, wies einen Brechungsindex (n) von 2,29 (bei 550 nm) und einen k-Wert von 0,022 (bei 400 nm) auf. 6 zeigt optische/thermische Daten für Beispiel 2 (und Beispiel 3) sowohl vor als auch nach der Wärmebehandlung. In 6 bedeutet „beschichtet“ (AC) vor der HT, und „HT“ bedeutet nach der Wärmebehandlung, wobei die Wärmebehandlung in Beispiel 2 (und CE2 und Beispiel 3) etwa acht Minuten lang bei etwa 650 °C erfolgte. Es ist zu beachten, dass die thermische Stabilität durch die geringen Änderungen des normalen Emissionsgrads und des Flächenwiderstands aufgrund der in 6 dargestellten Wärmebehandlung gezeigt wird, wobei Beispiel 2 sogar einen Abfall des Emissionsgrads und des Flächenwiderstands aufgrund der HT realisiert, was besonders wünschenswert ist. Im Gegensatz dazu realisierte CE2 einen signifikanten Anstieg des Emissionsgrads nach HT, da die Titanoxidschicht in CE2 nicht thermisch stabil war.
7 zeigt die Daten aus Beispiel 2 vor und nach der HT, und sollte mit dem CE2 in 4 verglichen werden. In den 4 und 7 zeigen die obersten drei der rechts aufgeführten Kurven die AC-Beschichtung, d. h. vor der HT, und die unteren drei nach der Wärmebehandlung, weshalb diese mit „HT“ gekennzeichnet sind. Somit liegen die AC-Kurven vor der HT und liegen die HT-Kurven nach der Wärmebehandlung für etwa acht Minuten bei etwa 650 °C. Vergleicht man 7 für Beispiel 2 mit dem Vergleichsbeispiel (CE2) in 4, werden signifikante unerwartete Unterschiede offensichtlich, die sich aus der Verwendung der HfSiAIN-Schicht 2 ergeben. 4 für CE2 zeigt im Wellenlängenbereich von etwa 1500 bis 2400 nm aufgrund der HT eine Verschiebung von der „AC-T“-Kurve (Durchlässigkeit, beschichtet, vor HT) zur „HT-T“-Kurve (Durchlässigkeit, nach HT) von etwa 6 %; es gab aufgrund der HT eine Verschiebung von der „AC-G“-Kurve (glasseitige Reflexion, beschichtet, vor HT) zur „HT-G“-Kurve (glasseitige Reflexion, nach HT) von etwa 12-14 %; und es gab aufgrund der HT eine Verschiebung der „AC-F“-Kurve (beschichtungsseitige Reflexion, beschichtet, vor HT) zur „HT-F“-Kurve (beschichtungsseitige Reflexion, nach HT) von etwa 12-13 % . Insgesamt ergibt sich in Kombination eine deutliche Verschiebung der Durchlässigkeits- und Reflexionsspektren bei HT, was auf eine mangelnde thermische Stabilität beim CE in 4 hinweist. Das Vergleichsbeispiel (CE2) in 4 zeigt eine signifikante Verschiebung im IR-Bereich der Durchlässigkeits- und der Reflexionsspektren, und es wurden auch Anstiege im Emissionsgrad und der Trübung festgestellt. Im Gegensatz dazu zeigt 7 nach dem Austausch der Titanoxidschicht von CE2 durch die HfSiAIN-Schicht aus Beispiel 2, dass im Wellenlängenbereich von etwa 1500 bis 2400 nm aufgrund der HT eine sehr geringe Verschiebung von der „AC-T“-Kurve (Durchlässigkeit, beschichtet, vor HT) zur „HT-T“-Kurve (Durchlässigkeit nach HT) von weniger als 2 % vorlag; es gab aufgrund der HT eine Verschiebung von der „AC-G“-Kurve (glasseitige Reflexion, beschichtet, vor HT) zur „HT G“-Kurve (glasseitige Reflexion nach HT) von etwa 2 %; und es gab aufgrund der HT eine Verschiebung der „AC-F“-Kurve (beschichtungsseitige Reflexion, beschichtet, vor HT) zur „HT-F“-Kurve (beschichtungsseitige Reflexion, nach HT) von weniger als 3 oder 4 %. Diese viel kleineren Verschiebungen für Beispiel 2 in 7 (verglichen mit CE2 in 4) zeigen eine unerwartete Verbesserung der thermischen Stabilität und Wärmebehandelbarkeit der Beschichtung. Dementsprechend ist zu sehen, dass im Vergleich von 7 zu 4, das Beispiel 2 verglichen mit CE2 in Bezug auf thermische Stabilität und Wärmebehandelbarkeit (z. B. thermisches Tempern) überraschenderweise und unerwartet verbessert wurde.
BEISPIEL 3
Beispiel 3 war ähnlich wie Beispiel 2, mit Ausnahme eines Unterschieds im Sputter-Gasverhältnis. Beispiel 3 war eine Low-E-Beschichtung auf einem Glassubstrat gemäß einer bevorzugten Ausführungsform gemäß der Ausführungsform aus 1, im Vergleich zum Vergleichsbeispiel (CE) 2 in 4. Der Schichtstapel in Beispiel 3 war ähnlich dem Schichtstapel von CE 2 in 4, außer dass die TiO₂-Schicht von CE 2 für 4 in Beispiel 3 durch eine HfSiAlN-Schicht ersetzt wurde. Der Schichtstapel in Beispiel 3 war Glas/HfSiAlN(27 nm)/ZnO(4 nm)/Ag(11 nm)/NiTiNbO_x(2,4 nm)/ZnSnO(10 nm)/ZnO(4 nm )/SiN(10 nm), wobei die ZnO-Schichten in den Stapeln in sowohl Beispiel 3 als auch in CE2 mit Al dotiert waren. Mit anderen Worten waren die Stapel von Beispiel 3 und CE2 mit Ausnahme der unteren Schicht im Wesentlichen gleich. Die HfSiAlN-Schicht in Beispiel 3 wurde durch Sputtern in einer Atmosphäre abgeschieden, die 35 sccm Argongas und 8 sccm Stickstoffgas enthielt (ein niedrigeres Stickstoffverhältnis als in Beispiel 2), wies einen Brechungsindex (n) von 2,312 (bei 550 nm) und einen k-Wert von 0,015 (bei 400 nm) auf. 6 zeigt optische/thermische Daten für die Beispiele 2-3 sowohl vor als auch nach der Wärmebehandlung. In 6 bedeutet „beschichtet“ (AC) vor der HT, und „HT“ bedeutet nach der Wärmebehandlung, wobei die Wärmebehandlung in Beispiel 3 (und CE2 und Beispiel 2) etwa acht Minuten lang bei etwa 650 °C erfolgte. Es ist zu beachten, dass die thermische Stabilität durch die geringen Änderungen des normalen Emissionsgrads und des Flächenwiderstands aufgrund der in 6 dargestellten Wärmebehandlung gezeigt wird, wobei Beispiel 3 sogar einen Abfall des Emissionsgrads und des Flächenwiderstands aufgrund der HT realisiert, was besonders wünschenswert ist. Im Gegensatz dazu realisierte CE2 einen signifikanten Anstieg des Emissionsgrads nach HT, da die Titanoxidschicht in CE2 nicht thermisch stabil war.
8 zeigt die Daten aus Beispiel 3 vor und nach der HT, und sollte mit dem CE2 in 4 verglichen werden. In den 4 und 8 zeigen die obersten drei der rechts aufgeführten Kurven die AC-Beschichtung, d. h. vor der HT, und die unteren drei nach der Wärmebehandlung, weshalb diese mit „HT“ gekennzeichnet sind. Somit liegen die AC-Kurven vor der HT und liegen die HT-Kurven nach der Wärmebehandlung für etwa acht Minuten bei etwa 650 °C. Vergleicht man 8 für Beispiel 3 mit dem Vergleichsbeispiel (CE2) in 4, werden signifikante unerwartete Unterschiede offensichtlich, die sich aus der Verwendung der HfSiAIN-Schicht 2 ergeben. 4 für CE2 zeigt im Wellenlängenbereich von etwa 1500 bis 2400 nm aufgrund der HT eine Verschiebung von der „AC-T“-Kurve (Durchlässigkeit, beschichtet, vor HT) zur „HT-T“-Kurve (Durchlässigkeit, nach HT) von etwa 6 %; es gab aufgrund der HT eine Verschiebung von der „AC-G“-Kurve (glasseitige Reflexion, beschichtet, vor HT) zur „HT-G“-Kurve (glasseitige Reflexion nach HT) von etwa 12-14 %; und es gab aufgrund der HT eine Verschiebung der „AC-F“-Kurve (beschichtungsseitige Reflexion, beschichtet, vor HT) zur „HT-F“-Kurve (beschichtungsseitige Reflexion, nach HT) von etwa 12-13 %. Insgesamt ergibt sich in Kombination eine deutliche Verschiebung der Durchlässigkeits- und Reflexionsspektren bei HT, was auf eine mangelnde thermische Stabilität des CE in 4 hinweist. Das Vergleichsbeispiel (CE2) in 4 zeigt eine signifikante Verschiebung im IR-Bereich der Durchlässigkeits- und der Reflexionsspektren, und es wurden auch Anstiege im Emissionsgrad und der Trübung festgestellt. Im Gegensatz dazu zeigt 8 nach dem Austausch der Titanoxidschicht von CE2 durch die HfSiAIN-Schicht aus Beispiel 3, dass im Wellenlängenbereich von etwa 1500 bis 2400 nm aufgrund der HT eine sehr geringe Verschiebung von der „AC-T“-Kurve (Durchlässigkeit, beschichtet, vor HT) zur „HT-T“-Kurve (Durchlässigkeit, nach HT) von weniger als 3 % vorlag; es gab aufgrund der HT eine Verschiebung von der „AC-G“-Kurve (glasseitige Reflexion, beschichtet, vor HT) zur „HT-G“-Kurve (glasseitige Reflexion, nach HT) von etwa 3 %; und es gab aufgrund der HT eine Verschiebung der „AC-F“-Kurve (beschichtungsseitige Reflexion, beschichtet, vor HT) zur „HT-F“-Kurve (beschichtungsseitige Reflexion nach HT) von weniger als 3 oder 4 %. Diese viel kleineren Verschiebungen für Beispiel 3 in 8 (verglichen mit CE2 in 4) zeigen eine unerwartete Verbesserung der thermischen Stabilität und Wärmebehandelbarkeit der Beschichtung. Dementsprechend ist zu sehen, dass im Vergleich von 8 mit 4, das Beispiel 3 verglichen mit CE2 in Bezug auf thermische Stabilität und Wärmebehandelbarkeit (z. B. thermisches Tempern) überraschenderweise und unerwartet verbessert wurde.
BEISPIEL 4
Beispiel 4 war eine Low-E-Beschichtung auf einem Glassubstrat gemäß einer bevorzugten Ausführungsform gemäß der Ausführungsform aus 1, im Vergleich zum Vergleichsbeispiel (CE) 2 in 4. Der Schichtstapel in Beispiel 4 war ähnlich dem Schichtstapel von CE 2 in 4, außer dass die TiO₂-Schicht von CE 2 für 4 in Beispiel 4 durch eine HfSiAIN-Schicht ersetzt wurde. Der Schichtstapel von Beispiel 4 war Glas/HfSiAlN(27 nm)/ZnO(4 nm)/Ag(1 1 nm)/NiTiNbO_x(2,4 nm)/ZnSnO(10 nm)/ZnO(4 nm )/SiN(10 nm), wobei die ZnO-Schichten in den Stapeln in sowohl Beispiel 4 als auch in CE2 mit Al dotiert waren. Somit waren die Stapel von Beispiel 4 und CE2 mit Ausnahme der unteren Schicht im Wesentlichen gleich. Die HfSiAIN-Schicht in Beispiel 4 wurde durch Sputtern in einer Atmosphäre abgeschieden, die 37 sccm Argongas und 6 sccm Stickstoffgas enthielt, wies einen Brechungsindex (n) von 2,24 (bei 550 nm) und einen k-Wert von 0,008 (bei 400 nm) auf. 9 zeigt optische/thermische Daten für Beispiel 4 (und Beispiel 5) sowohl vor als auch nach der Wärmebehandlung. In 9 bedeutet „beschichtet“ (AC) vor der HT, und „HT“ bedeutet nach der Wärmebehandlung, wobei die Wärmebehandlung in Beispiel 4 (und CE2 und Beispiel 5) etwa acht Minuten lang bei etwa 650 °C erfolgte. Es ist zu beachten, dass die thermische Stabilität durch die geringen Änderungen des normalen Emissionsgrads und des Flächenwiderstands aufgrund der in 9 dargestellten Wärmebehandlung gezeigt wird, wobei Beispiel 4 sogar einen Abfall des Emissionsgrads und des Flächenwiderstands aufgrund der HT realisiert, was besonders wünschenswert ist. Im Gegensatz dazu realisierte CE2 einen signifikanten Anstieg des Emissionsgrads nach HT, da die Titanoxidschicht in CE2 nicht thermisch stabil war.
10 zeigt die Daten aus Beispiel 4 vor und nach der HT, und sollte mit dem CE2 in 4 verglichen werden. In den 4 und 10 zeigen die obersten drei der rechts aufgeführten Kurven die AC-Beschichtung, d. h. vor der HT, und die unteren drei nach der Wärmebehandlung, weshalb diese mit „HT“ gekennzeichnet sind. Somit liegen die AC-Kurven vor der HT und liegen die HT-Kurven nach der Wärmebehandlung für etwa acht Minuten bei etwa 650 °C. Vergleicht man 10 für Beispiel 4 mit dem Vergleichsbeispiel (CE2) in 4, werden signifikante unerwartete Unterschiede offensichtlich, die sich aus der Verwendung der HfSiAIN-Schicht 2 ergeben. 4 für CE2 zeigt im Wellenlängenbereich von etwa 1500 bis 2400 nm aufgrund der HT eine Verschiebung von der „AC-T“-Kurve (Durchlässigkeit, beschichtet, vor HT) zur „HT-T“-Kurve (Durchlässigkeit, nach HT) von etwa 6 %; es gab aufgrund der HT eine Verschiebung von der „AC-G“-Kurve (glasseitige Reflexion, beschichtet, vor HT) zur „HT-G“-Kurve (glasseitige Reflexion, nach HT) von etwa 12-14 %; und es gab aufgrund der HT eine Verschiebung der „AC-F“-Kurve (beschichtungsseitige Reflexion, beschichtet, vor HT) zur „HT-F“-Kurve (beschichtungsseitige Reflexion nach HT) von etwa 12-13 %. Insgesamt ergibt sich in Kombination eine deutliche Verschiebung der Durchlässigkeits- und Reflexionsspektren bei HT, was auf eine mangelnde thermische Stabilität von CE2 in 4 hinweist. Das Vergleichsbeispiel (CE2) in 4 zeigt eine signifikante Verschiebung im IR-Bereich der Durchlässigkeits- und der Reflexionsspektren, und es wurden auch Anstiege im Emissionsgrad und der Trübung festgestellt. Im Gegensatz dazu zeigt 10 nach dem Austausch der Titanoxidschicht von CE2 durch die HfSiAIN-Schicht aus Beispiel 4, dass im Wellenlängenbereich von etwa 1500 bis 2400 nm aufgrund der HT eine sehr geringe Verschiebung von der „AC-T“-Kurve (Durchlässigkeit, beschichtet, vor HT) zur „HT-T“-Kurve (Durchlässigkeit, nach HT) von weniger als 3 % vorlag; es gab aufgrund der HT eine Verschiebung von der „AC-G“-Kurve (glasseitige Reflexion, beschichtet, vor HT) zur „HT-G“-Kurve (glasseitige Reflexion, nach HT) von etwa 3 %; und es gab aufgrund der HT eine Verschiebung der „AC-F“-Kurve (beschichtungsseitige Reflexion, beschichtet, vor HT) zur „HT-F“-Kurve (beschichtungsseitige Reflexion, nach HT) von weniger als 3 %. Diese viel kleineren Verschiebungen für Beispiel 4 in 10 (verglichen mit CE2 in 4) zeigen eine unerwartete Verbesserung der thermischen Stabilität und Wärmebehandelbarkeit der Beschichtung. Dementsprechend ist zu sehen, dass im Vergleich von 10 mit 4, das Beispiel 4 verglichen mit CE2 in Bezug auf thermische Stabilität und Wärmebehandelbarkeit (z. B. thermisches Tempern) überraschenderweise und unerwartet verbessert wurde.
BEISPIEL 5
Beispiel 5 war eine Low-E-Beschichtung auf einem Glassubstrat gemäß einer bevorzugten Ausführungsform gemäß der Ausführungsform aus 1 im Vergleich zum Vergleichsbeispiel (CE) 2 in 4. Der Schichtstapel in Beispiel 5 war ähnlich dem Schichtstapel von CE2 von 4, außer dass die TiO₂-Schicht in CE2 für 4 in Beispiel 5 durch eine HfAlN-Schicht ersetzt wurde. Der Schichtstapel von Beispiel 5 war Glas/HfAlN(27 nm)/ZnO(4 nm)/Ag(11 nm)/NiTiNbO_x(2,4 nm)/ZnSnO(10 nm)/ZnO(4 nm)/ SiN(10 nm), wobei die ZnO-Schichten in den Stapeln in sowohl Beispiel 5 als auch in CE2 mit Al dotiert waren. Somit waren die Stapel von Beispiel 5 und CE2 mit Ausnahme der unteren Schicht im Wesentlichen gleich. Die HfAlN-Schicht in Beispiel 5 wurde durch Sputtern in einer Atmosphäre abgeschieden, die 28 sccm Argongas und 15 sccm Stickstoffgas enthielt, wies einen Brechungsindex (n) von 2,25 (bei 550 nm) und einen k-Wert von 0,007 (bei 400 nm) auf. 9 zeigt optische/thermische Daten für Beispiel 5 sowohl vor als auch nach der Wärmebehandlung. In 9 bedeutet „beschichtet“ (AC) vor der HT, und „HT“ bedeutet nach der Wärmebehandlung, wobei die Wärmebehandlung in Beispiel 5 (und CE2 und Beispiel 4) etwa acht Minuten lang bei etwa 650 °C erfolgte.
11 zeigt die Daten aus Beispiel 5 vor und nach der Wärmebehandlung, und sollte mit dem CE2 in 4 verglichen werden. In den 4 und 11 zeigen die obersten drei der rechts aufgeführten Kurven die AC-Beschichtung, d. h. vor der HT, und die unteren drei nach der Wärmebehandlung, weshalb diese mit „HT“ gekennzeichnet sind. Somit liegen die AC-Kurven vor der HT, und die HT-Kurven liegen nach der Wärmebehandlung für etwa acht Minuten bei etwa 650 °C. Vergleicht man 11 für Beispiel 5 mit dem Vergleichsbeispiel (CE2) in 4, werden signifikante unerwartete Unterschiede gezeigt, die sich aus der Verwendung der HfAIN-Schicht 2 in Beispiel 5 ergeben. 4 für CE2 zeigt im Wellenlängenbereich von etwa 1500 bis 2400 nm aufgrund der HT eine Verschiebung von der „AC-T“-Kurve (Durchlässigkeit, beschichtet, vor HT) zur „HT-T“-Kurve (Durchlässigkeit, nach HT) von etwa 6 %; es gab aufgrund der HT eine Verschiebung von der „AC-G“-Kurve (glasseitige Reflexion, beschichtet, vor HT) zur „HT-G“-Kurve (glasseitige Reflexion, nach HT) von etwa 12-14 %; und es gab aufgrund der HT eine Verschiebung der „AC-F“-Kurve (beschichtungsseitige Reflexion, beschichtet, vor HT) zur „HT-F“-Kurve (beschichtungsseitige Reflexion nach HT) von etwa 12-13 %. Insgesamt ergibt sich in Kombination eine deutliche Verschiebung der Durchlässigkeits- und Reflexionsspektren bei HT, was auf eine mangelnde thermische Stabilität von CE2 in 4 hinweist. Das Vergleichsbeispiel (CE2) in 4 zeigt eine signifikante Verschiebung im IR-Bereich der Durchlässigkeits- und der Reflexionsspektren, und es wurden auch Anstiege im Emissionsgrad und der Trübung festgestellt. Im Gegensatz dazu zeigt 11 nach dem Austausch der Titanoxidschicht von CE2 durch die HfAlN-Schicht aus Beispiel 5, dass im Wellenlängenbereich von etwa 1500 bis 2400 nm aufgrund der HT eine sehr geringe Verschiebung von der „AC-T“-Kurve (Durchlässigkeit, beschichtet, vor HT) zur „HT-T“-Kurve (Durchlässigkeit nach HT) von weniger als 3 % vorlag; es gab aufgrund der HT eine Verschiebung von der „AC-G“-Kurve (glasseitige Reflexion, beschichtet, vor HT) zur „HT-G“-Kurve (glasseitige Reflexion, nach HT) von etwa 4 %; und es gab aufgrund der HT eine Verschiebung der „AC-F“-Kurve (beschichtungsseitige Reflexion, beschichtet, vor HT) zur „HT-F“-Kurve (beschichtungsseitige Reflexion, nach HT) von weniger als 3 oder 4 %. Diese viel kleineren Verschiebungen für Beispiel 5 in 11 (verglichen mit CE2 in 4) zeigen eine unerwartete Verbesserung der thermischen Stabilität und Wärmebehandelbarkeit der Beschichtung. Dementsprechend ist zu sehen, dass im Vergleich von 11 mit 4, das Beispiel 5 verglichen mit CE2 in Bezug auf thermische Stabilität und Wärmebehandelbarkeit (z. B. thermisches Tempern) überraschenderweise und unerwartet verbessert wurde.
In einer beispielhaften Ausführungsform dieser Erfindung wird ein beschichteter Gegenstand bereitgestellt, der eine Beschichtung umfasst, die von einem Glassubstrat getragen wird, wobei die Beschichtung umfasst: eine erste dielektrische Schicht auf dem Glassubstrat; eine Silber umfassende Infrarot (IR) reflektierende Schicht auf dem Glassubstrat, die sich zumindest über der ersten dielektrischen Schicht befindet; eine zweite dielektrische Schicht auf dem Glassubstrat, die sich zumindest über der IR reflektierenden Schicht befindet; und wobei mindestens eine von der ersten und der zweiten dielektrischen Schicht ein Hafnium-(Hf)-Nitrid umfasst, von 0-10 % Sauerstoff (Atom- %) enthält, einen Brechungsindex (n) von mindestens 2,21 bei 550 nm aufweist und ferner mindestens eines von Zr, Si und Al umfasst.
Bei dem beschichteten Gegenstand nach dem unmittelbar vorstehenden Absatz kann die das Hf-Nitrid umfassende Schicht ferner Si umfassen.
Bei dem beschichteten Gegenstand nach einem der vorstehenden zwei Absätze kann die das Hf-Nitrid umfassende Schicht ferner Si und Al umfassen.
Bei dem beschichteten Gegenstand nach einem der vorstehenden drei Absätze kann die das Hf-Nitrid umfassende Schicht ferner Zr umfassen.
Bei dem beschichteten Gegenstand nach einem der vorstehenden vier Absätze kann die das Hf-Nitrid umfassende Schicht ferner Zr und Si umfassen.
Bei dem beschichteten Gegenstand nach einem der vorstehenden fünf Absätze kann die das Hf-Nitrid umfassende Schicht ferner Zr, Si und Al umfassen.
Beidem beschichteten Gegenstand nach einem der vorstehenden sechs Absätze kann die das Hf-Nitrid umfassende Schicht einen Brechungsindex von mindestens 2,25, bevorzugter von mindestens 2,30 (bei 550 nm) aufweisen.
Bei dem beschichteten Gegenstand nach einem der vorstehenden sieben Absätze kann die das Hf-Nitrid umfassende Schicht einen Absorptionskoeffizienten (k) von nicht mehr als 0,015, bevorzugter von nicht mehr als 0,010 (bei 400 nm) aufweisen.
Bei dem beschichteten Gegenstand nach einem der vorstehenden acht Absätze kann der beschichtete Gegenstand aufgrund einer Wärmebehandlung bei 650 °C für 8 Minuten eine Änderung des Brechungsindex (n) bei 550 nm von nicht mehr als 0,04 durchlaufen, bevorzugter nicht mehr als 0,01 aufgrund einer Wärmebehandlung bei 650 °C für 8 Minuten.
Bei dem beschichteten Gegenstand nach einem der vorstehenden neun Absätze kann die das Hf-Nitrid umfassende Schicht von 0-5 % Sauerstoff, bevorzugter von 0-2 % Sauerstoff (Atom-%) enthalten.
Bei dem beschichteten Gegenstand nach einem der vorstehenden zehn Absätze kann es sich bei der Beschichtung um eine Low-E-Beschichtung handeln und er kann einen normalen Emissionsgrad (E_n) von nicht mehr als 0,2, bevorzugter nicht mehr als 0,10 aufweisen.
Bei dem beschichteten Gegenstand nach einem der vorstehenden elf Absätze kann die das Hf-Nitrid umfassende Schicht amorph oder im Wesentlichen amorph sein.
Bei dem beschichteten Gegenstand nach einem der vorstehenden zwölf Absätze kann die erste dielektrische Schicht das Hafnium(Hf)-Nitrid umfassen, von 0-10 % Sauerstoff (Atom-%) enthalten, einen Brechungsindex (n) von mindestens 2,21 bei 550 nm aufweisen, einen Absorptionskoeffizienten k von nicht mehr als 0,02 bei 400 nm aufweisen und ferner mindestens eines von Zr, Si und Al umfassen und sich zumindest zwischen dem Glassubstrat und der IR reflektierenden Schicht befinden.
Bei dem beschichteten Gegenstand nach einem der vorstehenden dreizehn Absätze kann die zweite dielektrische Schicht das Hafnium(Hf)-Nitrid umfassen, von 0-10 % Sauerstoff (Atom-%) enthalten, einen Brechungsindex (n) von mindestens 2,21 bei 550 nm aufweisen, einen Absorptionskoeffizienten k von nicht mehr als 0,02 bei 400 nm aufweisen und ferner mindestens eines von Zr, Si und Al umfassen und sich auf dem Glassubstrat über zumindest der IR reflektierenden Schicht befinden sein.
Bei dem beschichteten Gegenstand nach einem der vorstehenden vierzehn Absätze kann die Beschichtung ferner eine Siliziumnitrid umfassende Schicht oberhalb und in direktem Kontakt mit der das Hf-Nitrid umfassenden Schicht umfassen.
Beidem beschichteten Gegenstand nach einem der vorstehenden fünfzehn Absätze kann die Beschichtung ferner eine Schicht umfassen, die Siliziumnitrid umfasst, das sich zwischen zumindest dem Glassubstrat und der ersten transparenten dielektrischen Schicht befindet.
Beidem beschichteten Gegenstand nach einem der vorstehenden sechzehn Absätze kann die Beschichtung ferner eine Zinkoxid umfassende Schicht unterhalb und in direktem Kontakt mit der IR reflektierenden Schicht umfassen.
Bei dem beschichteten Gegenstand nach einem der vorstehenden siebzehn Absätze kann die Beschichtung ferner eine Ni und/oder Cr umfassende Schicht oberhalb und in direktem Kontakt mit der IR reflektierenden Schicht umfassen.
In dem beschichteten Gegenstand nach einem der vorstehenden achtzehn Absätze kann die Beschichtung ferner eine Titanoxid umfassende Schicht umfassen, die in direktem Kontakt mit der zweiten dielektrische Schicht steht, und wobei die zweite dielektrische Schicht: ein Hafnium(Hf)-Nitrid umfassen kann, 0 bis 10 % Sauerstoff (Atom- %) enthalten kann, einen Brechungsindex (n) von mindestens 2,21 bei 550 nm aufweisen kann und ferner mindestens eines von Zr, Si und Al umfassen kann.
Bei dem beschichteten Gegenstand nach einem der vorstehenden neunzehn Absätze kann der beschichtete Gegenstand thermisch getempert sein.
Bei dem beschichteten Gegenstand nach einem der vorstehenden zwanzig Absätze kann der beschichtete Gegenstand eine Sichtdurchlässigkeit von mindestens 50 % aufweisen.
Bei dem beschichteten Gegenstand nach einem der vorstehenden einundzwanzig Absätze kann die das Hf-Nitrid umfassende Schicht einen Metallgehalt aufweisen, der zu 10-75 % Hf, bevorzugter zu 20-70 % Hf, bevorzugter zu 25-40 % Hf (Atom- %) umfasst.
Bei dem beschichteten Gegenstand nach einem der vorstehenden zweiundzwanzig Absätze kann die das Hf-Nitrid umfassende Schicht einen Metallgehalt aufweisen, der zu 20-70 % Hf, von 1-40 % Zr, von 3-20 % Si und von 1-45 % Al (Atom-%) umfasst.
Bei dem beschichteten Gegenstand nach einem der vorstehenden dreiundzwanzig Absätze kann die das Hf-Nitrid umfassende Schicht mehr Hf als Si und mehr Hf als Al (Atom-%) enthalten.
Bei dem beschichteten Gegenstand nach einem der vorstehenden vierundzwanzig Absätze kann die das Hf-Nitrid umfassende Schicht ferner Zr beinhalten, wobei die Hf- und Zr-Gehalte zusammengenommen 45-75 % des Metallgehalts der das Hf-Nitrid umfassenden Schicht (Atom-%) ausmachen.
Bei dem beschichteten Gegenstand nach einem der vorstehenden fünfundzwanzig Absätze kann die das Hf-Nitrid umfassende Schicht ferner Zr beinhalten, wobei die Hf- und Zr-Gehalte zusammengenommen 50-70 % des Metallgehalts der das Hf-Nitrid umfassenden Schicht (Atom-%) ausmachen.
Bei dem beschichteten Gegenstand nach einem der vorstehenden sechsundzwanzig Absätze umfasst die das Hf-Nitrid umfassende Schicht ferner Al und kann ferner Zr umfassen und kann mindestens doppelt so viel Al wie Hf enthalten, bevorzugter mindestens dreimal so viel Al wie Hf und möglicherweise mindestens doppelt so viel Al wie sowohl Hf als auch Zr.
Bei dem beschichteten Gegenstand nach einem der vorstehenden siebenundzwanzig Absätze kann die das Hf-Nitrid umfassende Schicht frei, oder im Wesentlichen frei, von Ti und/oder Nb sein. Die das Hf-Nitrid umfassende Schicht kann zu 0-10 % Ti, bevorzugter zu 0-5 % Ti und am meisten bevorzugt zu 0-2 % Ti (Atom-%) enthalten. Die das Hf-Nitrid umfassende Schicht kann zu 0-10 % Nb, bevorzugter zu 0-5 % Nb und am meisten bevorzugt zu 0-2 % Nb enthalten.
Wenngleich die Erfindung in Verbindung damit beschrieben wurde, was gegenwärtig als die praktischste und am meisten bevorzugten Ausführungsform angesehen wird, versteht es sich, dass die Erfindung nicht auf die offenbarte Ausführungsform beschränkt ist, sondern vielmehr verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen, die im Geist und Umfang der beigefügten Ansprüche eingeschlossen sind, abdecken soll.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

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US 9212417 [0003, 0004, 0030]
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US 2003/0150711 [0023]
US 9365450 [0030]

Claims

Beschichteter Gegenstand, der eine Beschichtung aufweist, die von einem Glassubstrat getragen wird, wobei die Beschichtung Folgendes umfasst: eine erste dielektrische Schicht auf dem Glassubstrat; eine Silber umfassende Infrarot (IR) reflektierende Schicht auf dem Glassubstrat, die sich zumindest über der ersten dielektrischen Schicht befindet; eine zweite dielektrische Schicht auf dem Glassubstrat, die sich zumindest über der IR reflektierenden Schicht befindet; und wobei mindestens eine von der ersten und der zweiten dielektrischen Schicht ein Hafnium(Hf)-Nitrid umfasst, von 0-10 % Sauerstoff (Atom-%) enthält, einen Brechungsindex (n) von mindestens 2,21 bei 550 nm aufweist und ferner mindestens eines von Zr, Si und Al umfasst.
Beschichteter Gegenstand nach Anspruch 1, wobei die das Hf-Nitrid umfassende Schicht ferner Si umfasst.
Beschichteter Gegenstand nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die das Hf-Nitrid umfassende Schicht ferner Si und Al umfasst.
Beschichteter Gegenstand nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die das Hf-Nitrid umfassende Schicht ferner Zr umfasst.
Beschichteter Gegenstand nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die das Hf-Nitrid umfassende Schicht ferner Zr und Si umfasst.
Beschichteter Gegenstand nach Anspruch 1, wobei die das Hf-Nitrid umfassende Schicht ferner Zr, Si und Al umfasst.
Beschichteter Gegenstand nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die das Hf-Nitrid umfassende Schicht einen Brechungsindex von mindestens 2,25 (bei 550 nm) aufweist.
Beschichteter Gegenstand nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die das Hf-Nitrid umfassende Schicht einen Absorptionskoeffizienten (k) von nicht mehr als 0,015 (bei 400 nm) aufweist.
Beschichteter Gegenstand nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die das Hf-Nitrid umfassende Schicht einen Absorptionskoeffizienten (k) von nicht mehr als 0,010 (bei 400 nm) aufweist.
Beschichteter Gegenstand nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der beschichtete Gegenstand aufgrund einer Wärmebehandlung bei 650 °C für 8 Minuten eine Änderung des Brechungsindex (n) bei 550 nm von nicht mehr als 0,04 durchläuft.
Beschichteter Gegenstand nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der beschichtete Gegenstand aufgrund einer Wärmebehandlung bei 650 °C für 8 Minuten eine Änderung des Brechungsindex (n) bei 550 nm von nicht mehr als 0,01 durchläuft.
Beschichteter Gegenstand nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die das Hf-Nitrid umfassende Schicht zu 0-5 % Sauerstoff (Atom-%) enthält.
Beschichteter Gegenstand nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die das Hf-Nitrid umfassende Schicht zu 0-2 % Sauerstoff (Atom-%) enthält.
Beschichteter Gegenstand nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Beschichtung eine Low-E-Beschichtung ist und einen normalen Emissionsgrad (E_n) von nicht mehr als 0,2 aufweist.
Beschichteter Gegenstand nach Anspruch 14, wobei die Beschichtung eine Low-E-Beschichtung ist und einen normalen Emissionsgrad (E_n) von nicht mehr als 0,10 aufweist.
Beschichteter Gegenstand nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die das Hf-Nitrid umfassende Schicht amorph oder im Wesentlichen amorph ist.
Beschichteter Gegenstand nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die erste dielektrische Schicht das Hafnium(Hf)-Nitrid umfasst, von 0-10 % Sauerstoff (Atom-%) enthält, einen Brechungsindex (n) von mindestens 2,21 bei 550 nm aufweist, einen Absorprionskoeffizienten k von nicht mehr als 0,02 bei 400 nm aufweist und ferner mindestens eines von Zr, Si oder Al umfasst und sich zumindest zwischen dem Glassubstrat und der IR reflektierenden Schicht befindet.
Beschichteter Gegenstand nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die zweite dielektrische Schicht das Hafnium(Hf)-Nitrid umfasst, von 0-10 % Sauerstoff (Atom-%) enthält, einen Brechungsindex (n) von mindestens 2,21 bei 550 nm aufweist, einen Absorprionskoeffizienten k von nicht mehr als 0,02 bei 400 nm aufweist und ferner mindestens eines von Zr, Si oder Al umfasst und sich auf dem Glassubstrat über zumindest der IR reflektierenden Schicht befindet.
Beschichteter Gegenstand nach Anspruch 18, wobei die Beschichtung ferner eine Siliziumnitrid umfassende Schicht umfasst, die sich über und in direkten Kontakt mit der das Hf-Nitrid umfassenden Schicht befindet.
Beschichteter Gegenstand nach einem vorstehenden Ansprüche, wobei die Beschichtung ferner eine Siliziumnitrid umfassende Schicht umfasst, die sich zwischen zumindest dem Glassubstrat und der ersten transparenten dielektrischen Schicht befindet.
Beschichteter Gegenstand nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Beschichtung ferner eine Zinkoxid umfassende Schicht umfasst, die sich unterhalb und in direktem Kontakt mit der IR reflektierenden Schicht befindet.
Beschichteter Gegenstand nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Beschichtung ferner eine Ni und/oder Cr umfassende Schicht umfasst, die sich oberhalb und in direktem Kontakt mit der IR reflektierenden Schicht befindet.
Beschichteter Gegenstand nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Beschichtung ferner eine Titanoxid umfassende Schicht umfasst, die in direktem Kontakt mit der zweiten dielektrischen Schicht steht, und wobei die zweite dielektrische Schicht: ein Hafnium(Hf)-Nitrid umfasst, von 0-10 % Sauerstoff enthält (Atom- %), einen Brechungsindex (n) von mindestens 2,21 bei 550 nm aufweist und ferner mindestens eines von Zr, Si und Al umfasst.
Beschichteter Gegenstand nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der beschichtete Gegenstand thermisch getempert ist.
Beschichteter Gegenstand nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der beschichtete Gegenstand eine Sichtdurchlässigkeit von mindestens 50 % aufweist.
Beschichteter Gegenstand nach einem vorstehenden Ansprüche, wobei die das Hf-Nitrid umfassende Schicht einen Metallgehalt aufweist, der von 10-75 % Hf umfasst.
Beschichteter Gegenstand nach Anspruch 26, wobei die das Hf-Nitrid umfassende Schicht einen Metallgehalt aufweist, der von 20-70 % Hf umfasst.
Beschichteter Gegenstand nach Anspruch 26, wobei die das Hf-Nitrid umfassende Schicht einen Metallgehalt aufweist, der von 25-40 % Hf umfasst.
Beschichteter Gegenstand nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die das Hf-Nitrid umfassende Schicht einen Metallgehalt afuweist, der von 20-70 % Hf, von 1-40 % Zr, von 3-20 % Si und von 1-45 % Al (Atom-%) umfasst.
Beschichteter Gegenstand nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die das Hf-Nitrid umfassende Schicht mehr Hf als Si und mehr Hf als Al (Atom-%) enthält.
Beschichteter Gegenstand nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die das Hf-Nitrid umfassende Schicht ferner Zr beinhaltet und wobei die Hf und Zr-Gehalte zusammen 45-75 % des Metallgehalts der das Hf-Nitrid umfassenden Schicht (Atom-%) ausmachen.
Beschichteter Gegenstand nach Anspruch 31, wobei die das Hf-Nitrid umfassende Schicht ferner Zr beinhaltet und wobei die Hf und Zr-Gehalte zusammen 50-70 % des Metallgehalts der das Hf-Nitrid umfassenden Schicht (Atom-%) ausmachen.
Beschichteter Gegenstand nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die das Hf-Nitrid umfassende Schicht im Wesentlichen frei von Ti und Nb ist.
Beschichteter Gegenstand nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die das Hf-Nitrid umfassende Schicht von 0-5 % Ti und von 0-5 % Nb enthält.
Beschichteter Gegenstand, der eine Beschichtung aufweist, die von einem Glassubstrat getragen wird, wobei die Beschichtung Folgendes umfasst: eine erste dielektrische Schicht auf dem Glassubstrat; eine Infrarot (IR) reflektierende Schicht auf dem Glassubstrat, die sich zumindest über der ersten dielektrischen Schicht befindet; eine zweite dielektrische Schicht auf dem Glassubstrat, die sich zumindest über der IR reflektierenden Schicht befindet; eine dritte dielektrische Schicht auf dem Glassubstrat, die sich zumindest über der ersten und der zweiten dielektrischen Schicht befindet; und wobei mindestens eine von der ersten und der zweiten dielektrischen Schicht ein Hafnium(Hf)-Nitrid umfasst, und ferner mindestens eines von Zr, Si und Al umfasst.
Beschichteter Gegenstand nach Anspruch 35, wobei die das Hf-Nitrid umfassende Schicht ferner Al umfasst und mindestens doppelt so viel Al wie Hf enthält.
Beschichteter Gegenstand nach einem der Ansprüche 35-36, wobei die das Hf-Nitrid umfassende Schicht ferner Al und Zr umfasst und mindestens doppelt so viel Al wie Hf und mindestens doppelt so viel Al wie Zr enthält.
Beschichteter Gegenstand nach Anspruch 35-37, wobei die dritte dielektrische Schicht Siliziumnitrid umfasst.
Beschichteter Gegenstand nach einem der Ansprüche 35-38, wobei die das Hf-Nitrid umfassende Schicht im Wesentlichen frei von Ti und Nb ist.
Ein Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Gegenstands, der eine Beschichtung aufweist, die von einem Glassubstrat getragen wird, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Sputter-Abscheidung einer ersten dielektrischen Schicht auf dem Glassubstrat; Sputter-Abscheidung einer zweiten dielektrischen Schicht auf dem Glassubstrat, die sich zumindest über der ersten dielektrischen Schicht befindet; Sputter-Abscheidung einer dritten dielektrischen Schicht auf dem Glassubstrat, die sich zumindest über der ersten und der zweiten dielektrischen Schicht befindet; und wobei mindestens eine von der ersten und der zweiten dielektrischen Schicht ein Hafnium(Hf)-Nitrid umfasst, und ferner mindestens eines von Zr, Si und Al umfasst.