DE602004005571T2

DE602004005571T2 - Durchsichtige Aluminium-Titanoxid-Beschichtung und/oder Aluminiumoxid-Beschichtung mit einer Rutilstruktur

Info

Publication number: DE602004005571T2
Application number: DE602004005571T
Authority: DE
Inventors: A. Ritz; M. Vergöhl; B. Hunsche
Original assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 2003-01-28
Filing date: 2004-01-21
Publication date: 2007-12-20
Anticipated expiration: 2024-01-22
Also published as: WO2004067791A2; US7550208B2; TWI352071B; CN1741972A; DE602004005571D1; JP4713461B2; JP2006518809A; TW200505812A; US20060255739A1; EP1590305A2; ATE358107T1; CN100383073C; EP1590305B1; WO2004067791A3

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf eine transparente Titanoxid-Beschichtung oder Beschichtungen mit mindestens einem Zusatz aus der Gruppe Aluminium und/oder Aluminiumoxid, wobei die Beschichtung eine Rutil-Struktur aufweist.
Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf transparente Schichten in Form dünner Schichten oder Filme auf Basis der transparenten Titanoxidbeschichtung mit einer Rutil-Struktur, wobei die Titanoxidbeschichtung Aluminium und/oder Aluminiumoxid aufweist.
Es ist bekannt, die Außen- oder Innenfläche einer Lampe, beispielsweise einer Projektionslampe mit einer Beschichtung zu versehen, um selektiv Lichtanteile über einen vorgeschriebenen Wellenlängenbereich aus dem optischen Spektrum zu reflektieren. Dabei kann je nach dem Wirkprinzip der Beschichtung und der Geometrie des Lampenkolbens der komplette Lampenkolben bedeckt sein. Dies ist beispielsweise bei handelsüblichen Halogenlampen der Fall. In einer derartigen Halogenlampe ist ein Faden bzw. Draht in der Mitte eines Glaskolbens angeordnet und ein optischer Interferenzfilm bzw. eine optische Interferenzschicht ist an der Außenfläche des Kolbens aufgebracht. Die optische Interferenzschicht ist durchlässig für Strahlen im sichtbaren Bereich, während Infrarotstrahlen reflektiert werden. In dem von dem Faden ausgestrahlten Licht enthaltene Infrarotstrahlen werden durch die optische Interferenzschicht zum Faden zurückreflektiert, wodurch der Faden aufgeheizt wird. Dies führt zu einer Abnahme des Anteils von Infrarotstrahlen im ausgestrahlten Licht und zu einer Erhöhung der Lichtausbeute.
Alternativ zu einer vollständigen Beschichtung des Lampenkolbens kann auch nur ein bestimmter Teil der Lampenoberfläche beschichtet werden. Dies ist beispielsweise bei den Kopfspiegellampen der Fall und wird insbesondere bei Hochleistungslampen genutzt. Hochdruckgasentladungslampen (HID-Lampen; HID: high intensity discharge) und insbesondere UHP-Lampen (UHP: ultra high performance) werden auf Grund ihrer optischen Eigenschaften unter anderem bevorzugt zu Projektionszwecken eingesetzt. Für diese Anwendungen wird eine möglichst punktförmige Lichtquelle gefordert, so dass der sich zwischen den Elektrodenspitzen ausbildende Lichtbogen eine Länge von etwa 0,5 bis 2,5 mm nicht überschreiten soll. Weiterhin ist eine möglichst hohe Lichtstärke erwünscht.
Diese Eigenschaften können mit UHP-Lampen am besten erreicht werden. Diese Lampen bestehen aus dem Quecksilberbrenner in einem dickwandigen Quarzglaskolben, welcher seinerseits in einen ellipsoidförmigen Glaskörper einzementiert ist, so dass der Plasma-Mittelpunkt des Quecksilberbrenners mit dem einen Brennpunkt des Ellipsoids deckungsgleich liegt. Die Innenfläche des Ellipsoids weist eine selektive dielektrische Dünnschicht-Verspiegelung auf.
Wegen der großen Flexibilität in der spektralen Wirkung werden für optische Schichten häufig Vielschicht-Interferenzfilter eingesetzt. Solche Vielschicht-Interferenzfilter bestehen häufig aus Stapeln von mindestens zwei verschiedenen dielektrischen Materialien mit unterschiedlichem Brechungsindex. Die Transmissions- und Reflexionsgebiete dieser Filter werden durch die Schichtdicken der aufgebrachten Einzelschichten aus hoch- und niedrigbrechendem Material bestimmt. Solche Filter können eine einzelne Schicht, wie bei einer sehr einfachen Entspiegelung, oder aber mehrere hundert Schichten, wie bei einem Multiplexer in der optischen Kommunikation, umfassen.
Für das Design solcher Filterstapel ist der Brechungsindexunterschied der eingesetzten Materialien von besonderer Bedeutung. Generell ist eine vorgegebene spektrale Zielfunktion umso besser zu verwirklichen, je größer dieser Brechungsindexunterschied ist. Bei großem Brechungsindexunterschied wird beispielsweise die Anzahl der Schichten im Design und die Gesamtdicke geringer, was sich positiv auf die Herstellkosten auswirkt. Neben diesen optischen Gesichtspunkten sind auch thermomechanische Eigenschaften, wie Phasenumwandlungen im Anwendungstemperaturbereich und der thermische Ausdehnungskoeffizient der Materialien im Vergleich zum Substrat, von großer Bedeutung für die Herstellbarkeit und Einsetzbarkeit von Produkten.
Für optische Schichten auf Lampen, insbesondere für Lampen mit Quarzkolben, wird wegen der fast perfekten Anpassung der thermischen Ausdehnungskoeffizienten zum Wandmaterial der Lampe und wegen des geringen Brechungsindex für die niedrigbrechenden Schichten gewöhnlich SiO₂ eingesetzt. Für die hochbrechenden Schichten können verschiedene Materialien eingesetzt werden, beispielsweise Ta₂O₅, Si₃N₄ und Nb₂O₅. Ein besonders günstiges Material ist TiO₂, das unter den genannten Materialien den höchsten Brechungsindex aufweist. Dabei hat TiO₂ unter anderem eine Niedrigtemperatur-Modifikation, Anatas, die bis etwa 650°C stabil ist, und eine Hochtemperaturmodifikation, Rutil, die im angrenzenden Temperaturbereich stabil ist. Rutil hat dabei den höheren Brechungsindex.
Bei allen Beschichtungsverfahren hängt es von den Herstellungsbedingungen und der nachfolgenden Behandlung ab, in welcher Modifikation und mit welchem Brechungsindex das TiO₂ vorliegt. Bei den gängigen Schichtherstellungsverfahren liegt TiO₂ nach der Abscheidung als Anatas, also als niedriger brechendes Material, vor. Der Übergang in die höherbrechende Rutil-Phase kann durch Temperung oberhalb der Umwandlungstemperatur erreicht werden, entweder durch einen eigenen Prozessschritt bei der Herstellung oder einfach durch den Betrieb der Lampe, falls die Betriebstemperatur entsprechend hoch liegt, beispielsweise bei hochbelasteten HID-Brennern.
Aus der JP 08051103 ist eine Beschichtung für eine Halogenlampe bekannt, die TiO₂-Al₂O₃ umfasst und nasschemisch aufgebracht und anschließend gebrannt wird. Solche Beschichtungen haben eine mechanische Instabilität und können reißen. Insbesondere wegen der auf nasschemischen Wege erzielten großen Schichtdicken.
In der DE 40 37 179 A1 wird offenbart, dass die Zugabe mindestens eines metallischen Zusatzes aus der Gruppe Sb, Si und Ta eine Möglichkeit darstellt, den Phasenwechsel von amorphem oder anatasem TiO₂ zu rutilem TiO₂ unter dem Einfluss hoher Temperaturen zu steuern. Diese Metallzusätze werden dabei in einem Metallatomverhältnis M/Ti von 0,1 bis 30 % eingesetzt.
Durch die Phasenumwandlung ergibt sich jedoch eine Reihe von Problemen. Zunächst kann aufgrund der erforderlichen Umwandlungstemperatur nur auf temperaturstabilen Substraten gearbeitet werden. Beschichtungen von Substraten, die keine Temperaturbehandlung bei diesen Temperaturen zulassen, sind daher auf die geschilderte Weise nicht möglich. Zudem ist der Phasenübergang des TiO₂ von Anatas nach Rutil mit Änderungen in den Gittereigenschaften verbunden, so dass sich die Dichte des Materials um ca. 10 % erhöht. Entsprechend müssen die Schichten geometrisch schrumpfen, was zu Schichtspannungen führt. Diese lassen insbesondere bei dickeren Schichtstapeln (über 1 μm Gesamtdicke) Risse im Filter entstehen, die zur Zerstörung des Filters innerhalb der Lebensdauer der Lampen führen können.
Eine Phasenumwandlung oder Veränderung der Materialeigenschaften kann zu einem Ausfall des jeweiligen Bauteils, zum Beispiel durch Veränderung des Brechungsindex und/oder der Schichtdicke, führen.
Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, hochbrechende Titanoxidschichten mit einem hohen Rutil-Gehalt mit einer verbesserten Temperaturstabilität nutzbar zu machen, ohne dass eine Hochtemperaturbehandlung mit den damit verbundenen Nachteilen erforderlich ist.
Es wurde nun gefunden, dass hochbrechende Titanoxid-Schichten mit einer rutil-artigen Nahordnungsstruktur erhalten werden, wenn eine geringe Menge Aluminium bzw. Aluminiumoxid in die Schichten inkorporiert wird. Der Brechungsindex entspricht bevorzugt einer Mischung aus reinem Rutil (TiO₂) und Aluminiumoxid (Al₂O₃).
Gegenstand der Erfindung ist in einer ersten Ausführungsform eine transparente, temperaturstabile Schicht, umfassend Titanoxid mit mindestens einem Zusatz aus der Gruppe Aluminium und/oder Aluminiumoxid, wobei der Anteil an Al-Atomen in der Schicht mit Rutil-Struktur, bezogen auf die Gesamtzahl an Metallatomen in der Schicht, im Bereich von 2 bis 40 % liegt.
Die erfindungsgemäße Schicht ist vorzugsweise amorph und weist eine rutilartige Nahordnungs-Struktur auf, wobei die Schicht vorzugsweise keine Anatas-Struktur aufweist.
Eine derartige erfindungsgemäße Schicht oder Schichten lässt oder lassen sich zur Beschichtung von Leuchtmitteln, wie Lampen, die für Beleuchtungszwecke, insbesondere in Kraftfahrzeugen, geeignet sind, verwenden.
Die erfindungsgemäße transparente, insbesondere optisch transparente, Schicht umfasst Titanoxid, das einen Zusatz von Aluminium und/oder Aluminiumoxid enthält. Dieser Al-Zusatz wird in bestimmten Mengen, bezogen auf die Gesamtzahl der Metallatome (Me = Metallatome) in der transparenten Schicht eingesetzt, dabei gilt das folgende atomare Verhältnis: 0,02 ≤ Al/Me ≤ 0,40wobei Me für die Gesamtzahl an Metallatomen in der transparenten Schicht steht.
Erfindungsgemäß bevorzugte transparente Schichten weisen außer Al und Ti keine weiteren Metallatome auf, so dass folgende atomare Relation gilt: 0,02 ≤ Al/(Al + Ti) ≤ 0,40wobei die Elementsymbole für die Anzahl der jeweiligen Metallatome stehen.
Weiter bevorzugte erfindungsgemäße transparente Brechungsschichten enthalten Aluminium und Titan als Oxide, vorzugsweise als Al₂O₃ bzw. TiO₂. Entsprechend gibt es optische Schichten, die Titanoxid und Aluminiumoxid umfassen, mit einem Anteil an Al-Atomen, bezogen auf die Gesamtzahl an Metallatomen in der Schicht, von 2 bis 40 %, insbesondere 10 bis 30 %, vorzugsweise 15 bis 20 %.
Die Ausführungen in den folgenden Absätzen beziehen sich jeweils nur auf die hochbrechenden Schichten des Interferenzstapels. In den Interferenzstapeln hängt das Verhältnis von hoch- zu niedrigbrechendem Material vom Filterdesign ab. Erfindungsgemäß sind aber auch Filter verwendbar, die mehr als 2 Schichtmaterialien, beispielsweise mindestens 2 verschiedene hochbrechende Materialien, enthalten.
Der Rutil-Anteil der erfindungsgemäßen optischen Schicht sollte insbesondere wenigstens 75 Gew.-%, bevorzugt > 80 Gew.-%, weiter bevorzugt > 85 Gew.-%, noch weiter bevorzugt > 90 Gew.-% und am meisten bevorzugt 95 Gew.-%–100 Gew.-% betragen, bezogen auf den Gewichtsanteil der Titandioxidkomponente dieser Beschichtung.
Der Anteil an Titanatomen in der Schicht, bezogen auf die Anzahl an Metallatomen in der Schicht, beträgt 60 bis 98 %, insbesondere 70 bis 90 % und vorzugsweise 80 bis 85 %.
Titanoxid, in der Beschreibung auch als TiO₂ bezeichnet, kann im Sinne dieser Erfindung auch für TiO_x stehen, worin x = 1,9 bis 2,1 ist.
Aluminiumoxid, in der Beschreibung auch als Al₂O3 bezeichnet, kann im Sinne dieser Erfindung auch für Al₂O_x stehen, worin x = 2,9 bis 3,1 ist.
Der Anteil an Al-Atomen, bezogen auf die Gesamtzahl an Metallatomen in der Schicht, kann im Bereich von 2 bis 40 % liegen, insbesondere 5 bis 35 %, vorzugsweise 10 bis 30 %, weiterhin 15 bis 20 %.
Am meisten bevorzugt ist ein Anteil an Al-Atomen in der Schicht, bezogen auf die Gesamtanzahl an Metallatomen in der Beschichtung, von 10–20 % und ein Anteil an Ti-Atomen in der Schicht, bezogen auf die Gesamtanzahl an Metallatomen in der Beschichtung, von 80–90 %.
Der Aluminiumanteil und der Titananteil der erfindungsgemäßen Beschichtung sind so gewählt, dass die jeweiligen Anteile zusammen maximal 100 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht dieser Beschichtung, betragen.
Die temperaturstabile, transparente Schicht mit Rutil-Struktur, enthaltend Titanoxid mit mindestens einem Zusatz aus der Gruppe Aluminium und/oder Aluminiumoxid, lässt sich unter Erzielung der Rutil-Struktur durch Gasphasenabscheidung, insbesondere Sputtern, bei einer Abscheidetemperatur auf dem Substrat von 20 bis 300°C aus wenigstens einem Target, umfassend Titan und/oder Titanoxid mit mindestens einem Titan und Aluminium umfassenden metallischen Legierungstarget, auf die zu beschichtende Substratoberfläche bei einem definierbaren Sauerstoffpartialdruck p abscheiden. Zusätzlich ist die Abscheidung von mindestens je einem metallischen Titan- und Aluminiumtarget möglich.
Gearbeitet wird im Allgemeinen in einer Argon-Sauerstoff-Atmosphäre.
Auf diese Weise ist die Rutil-Phase oder die Rutil-Struktur bei erheblich niedrigerer Temperatur herstellbar als in bekannten Verfahren. Das hat außerdem den Vorteil, dass jetzt auch Substrate, die nicht über 150°C erhitzt werden dürfen, mit dem optisch wertvollen Rutil beschichtet werden können. Rutil hat, wie oben bereits beschrieben, einen sehr hohen Brechungsindex.
Der Gegenstand der hier dargelegten Erfindung ist die Nutzbarmachung des Rutils ohne die Notwendigkeit einer Hochtemperaturbehandlung und unter Umgehung der dargelegten Stabilitätsprobleme. Die Erfindung zielt darauf ab, Schichten direkt bei der Beschichtung in der Rutil-Struktur und mit hohem Brechungsindex herzustellen.
Das Einbringen bzw. Aufbringen der erfindungsgemäßen Schichten auf bzw. in Körper, wie strahlformende Einrichtungen, strahlteilende Einrichtungen, faseroptische Bauteile, Lampen, Gläser, insbesondere Wärmeschutzverglasungen, Kunststoffe, Gassensoren, transparente Interferenzfilter, transparente Filtersysteme, insbesondere Heißlichtspiegel, Kaltlichtspiegel, Laserspiegel, Antireflexionssysteme, Bandpassfilter, Kantenfilter, Low-e-Verglasungen und/oder auf Körper für elektrische Anwendungen, wie elektrische Bauelemente, Diffusionsbarrieren oder Kondensatorelemente oder Lampen oder Komponenten der optischen Informationstechnik eröffnet die Möglichkeit, den sehr hohen Brechungsindex von Rutil zu nutzen und damit einhergehend effektive und kostensparende Designs zu verwirklichen. Auch wird dieser Vorteil für Produkte oder Substrate verfügbar, die keine Temperaturbehandlung oberhalb von 150°C zulassen. Des weiteren treten bei Anwendung des hier demonstrierten Materials auf Lampen mit hohen Betriebstemperaturen die Phasenumwandlung von Anatas in Rutil und die damit verbundenen Probleme für die Lampenlebensdauer nicht auf.
Weitere Anwendungen können strahlformende oder strahlteilende Einrichtungen auf optischen Fasern oder mikrooptischen Komponenten sein, etwa zur Selektion bestimmter Wellenlängenbereiche oder zur Aufspaltung von Signalen auf verschiedene Signalwege.
Die erfindungsgemäßen Schichten zeichnen sich durch einen hohen Brechungsindex aus, der nicht durch Tempern erhöht werden muss.
Erfindungsgemäße transparente oxidische Beschichtungen weisen bei einer Schichtdicke von 400 nm und einer Wellenlänge von λ = 550 nm einen Brechungsindex von n = 2,3 bis n = 2,68, vorzugsweise n = 2,4 bis n = 2,65 und besonders bevorzugt n = 2,45 bis n = 2,60, auf. Es hat sich gezeigt, dass ein höherer Brechungsindex gegenüber einem niedrigeren Brechungsindex bevorzugt ist, d.h. je höher der Brechungsindex, desto besser sind die optischen Eigenschaften.
Messungen wurden, wenn nicht anders angegeben, bei einer Umgebungstemperatur von 23°C durchgeführt.
Erfindungsgemäße transparente oxidische Beschichtungen bleiben nach einer Temperaturbehandlung im Ofen bei 950°C 15 Stunden lang transparent und weisen bei einer Wellenlänge von λ = 550 nm einen Brechungsindex von n = 2,3 bis n = 2,68, vorzugsweise n = 2,40 bis n = 2,65 und besonders bevorzugt n = 2,45 bis n = 2,60 auf.
Der Streuungsindex, im Folgenden auch als „iHaze" bezeichnet, der erfindungsgemäßen oxidischen Beschichtung weist nach Tempern in einem Ofen bei 900°C und nach 15 Stunden für eine Schichtdicke von 400 nm einen iHaze-Wert von ≥ 0 nm bis 80 nm, vorzugsweise einen iHaze-Wert von 20 nm bis 70 nm, bevorzugt einen iHaze-Wert von 30 nm bis 60 nm, weiter bevorzugt einen iHaze-Wert von 40 nm bis 50 nm auf. Eine optimale Schicht hat keine Streuung und somit einen iHaze = 0 nm. Am meisten bevorzugt sind daher iHaze-Werte von ≥ 0 nm. Weitere geeignete iHaze-Werte sind ≥ 1 nm, ≥ 10 nm und ≥ 15 nm. Hervorzuheben ist, dass der größtmögliche iHaze-Wert zwischen 0 nm bis 1 nm am meisten bevorzugt ist. TiAlOx: nach Tempern in einem Ofen bei 900°C und 15 Stunden

atomares Verhältnis Streuwert

Ti/(Ti + Al) = 0,75 iHaze = 33 nm

Ti/(Ti + Al) = 0,81 iHaze = 22 nm

Ti/(Ti + Al) = 0,90 iHaze = 34 nm

Ti/(Ti + Al) = 0,97 iHaze = 45 nm
Die erfindungsgemäße transparente Schicht wird vorzugsweise nicht allein, sondern in Kombination mit weiteren Schichten auf die Substrate, insbesondere transparente Substrate, aufgebracht. Hierdurch erhält man transparente Interferenzschichten. Derartige transparente Interferenzschichten bestehen aus mindestens zwei Refraktions- oder anderen Schichten, die einander zugewandt aufeinanderliegend oder einander gegenüberliegend miteinander in Kontakt stehen und jeweils einen unterschiedlichen Brechungsindex aufweisen.
Eine erfindungsgemäß bevorzugte transparente Interferenzschicht zur Reflexion von Licht innerhalb eines Wellenlängenbereichs des transparenten Spektrums von 250 bis 5000 nm, vorzugsweise 380 bis 3000 nm, besonders bevorzugt 350 bis 2500 nm, noch weiter bevorzugt 400 bis 2000 nm, insbesondere 420 bis 1500 nm, ist so aufgebaut, dass die Interferenzschicht wenigstens eine erfindungsgemäße erste Schicht oder Schichten und zweite Schicht(en) mit einem Brechungsindex aufweist, der niedriger als derjenige der ersten Schicht(en) ist, die auf einem Substrat, vorzugsweise transparenten Substrat, im Wechsel angeordnet sind. Weitere geeignete Reflexionsbereiche sind 680 bis 2600 nm, 800 bis 2500 nm, 820 bis 2450 nm, 850 bis 2400 nm, wobei insbesondere Bereiche von 1000 bis 1900 nm und 1050 bis 1800 nm bevorzugt sind.
Die zweite(n) Schicht(en) kann (können), bezogen auf eine Wellenlänge von λ = 550 nm, einen Brechungsindex n = 1,32 bis n = 2,0, vorzugsweise n = 1,35 bis n = 1,80 und am meisten bevorzugt n = 1,44 bis n = 1,75 aufweisen. Weitere geeignete Werte für n sind 1,36; 1,42; 1,46; 1,48 und 1,50. Beispielsweise kann für eine SiO₂-Schicht der Brechungsindex n = 1,45 betragen.
Eine weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher eine transparente Interferenzschicht zur Reflexion von Licht innerhalb eines vorgegebenen Wellenlängenbereichs des transparenten Spektrums, wobei die Schicht erste Schichten und zweite Schichten mit einem Brechungsindex aufweist, der niedriger als derjenige der ersten Schichten ist, die auf einem transparenten Substrat im Wechsel angeordnet sind, wobei die ersten Schichten überwiegend aus Titanoxid bestehen, welches mindestens einen Zusatz enthält, der aus der Gruppe Aluminium und/oder Aluminiumoxid ausgewählt ist, wobei der Anteil an Al-Atomen, bezogen auf die Gesamtzahl an Metallatomen in der Schicht im Bereich von 2 bis 40 % liegt.
Die erfindungsgemäßen transparenten Interferenzschichten weisen demnach eine erfindungsgemäße transparente Schicht sowie mindestens eine weitere Schicht mit niedrigerem Brechungsindex auf. Analog zu den vorstehenden Ausführungen sind auch erfindungsgemäße transparente Interferenzschichten bevorzugt, bei denen die ersten Schichten aus Titanoxid und Aluminiumoxid bestehen und der Anteil an Al-Atomen, bezogen auf die Gesamtzahl an Metallatomen in der Schicht, im Bereich von 2 bis 40 %, insbesondere 5 bis 35 %, vorzugsweise von 10 bis 30 % und besonders bevorzugt von 15 bis 20 % liegt. Weitere bevorzugte Merkmale der erfindungsgemäßen transparenten Interferenzschichten sind der vorstehenden Offenbarung zu bevorzugten transparenten Schichten zu entnehmen, weshalb hier auf Redundanzen verzichtet wird.
Die Schicht mit dem höheren Brechungsindex kann als glasbildendes Mittel mindestens eine Verbindung enthalten, die aus der Phosphorverbindungen und Borverbindungen enthaltenden Gruppe ausgewählt ist.
Als niedrigbrechende Schicht in den erfindungsgemäßen transparenten Interferenzschichten wird vorzugsweise Siliciumdioxid eingesetzt.
Die Dicke der hoch- bzw. niedrigbrechenden Schicht kann in weiten Grenzen variieren und beispielsweise zwischen 500 nm und 3 μm liegen. Typische Schichtdicken einzelner Schichten liegen zwischen 20 und 500 nm, häufig zwischen 10 und 200 nm.
Ein erfindungsgemäßes transparentes Interferenzschichtsystem kann mindestens zwei Schichten umfassen, es kann aber auch aus einer wiederholten Abfolge von Schichten mit hohem und niedrigem Brechungsindex aufgebaut sein. Hier können bis zu einige hundert Schichten aufeinander folgen.
Die Dicke der erfindungsgemäßen Interferenzschichtsysteme kann ebenfalls in weiten Grenzen variieren und beispielsweise zwischen 500 nm und 3 μm liegen. Erfindungsgemäß geeignete Schichtdicken von Interferenzschichtsystemen liegen bei 50 nm bis 5 μm, vorzugsweise bei 75 nm bis 1,5 μm, häufig bei 100 nm bis 1 μm.
Erfindungsgemäß besonders geeignete Schichtdicken liegen bei 50 nm bis 20 μm, vorzugsweise bei 75 nm bis 8 μm und oft bei 100 nm bis 4 μm, häufig auch bei 300 nm bis 3 μm.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
Dabei zeigt:
1 eine geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen transparenten Interferenzschicht.
Wie aus 1 ersichtlich, umfasst die transparente Interferenzschicht 3 Schichten 1 mit hohem Brechungsindex, deren Hauptbestandteil Titanoxid (TiO₂) ist und Schichten 2 mit niedrigem Brechungsindex, deren Hauptbestandteil Siliciumoxid (SiO₂) ist. Eine erste der Schichten 1 mit hohem Brechungsindex ist an der Außenfläche eines transparenten Substrates 4 ausgebildet; auf dieser Schicht ist dann eine Schicht 2 mit niedrigem Brechungsindex ausgebildet. Weitere Schichten 1, 2 mit hohem und niedrigem Brechungsindex sind dann abwechselnd ausgebildet, so dass eine aufeinanderliegende Anordnung mit der gewünschten Anzahl von Schichten 1, 2 gebildet ist.
Die erfindungsgemäße transparente Interferenzschicht kann sowohl auf der inneren als auch auf der äußeren Oberfläche oder beiden Oberflächen eines Lampenkolbens ausgebildet sein, um Infrarotstrahlen zu reflektieren und Strahlen im sichtbaren Bereich des transparenten Spektrums durchzulassen.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Lampe, die eine erfindungsgemäße transparente Interferenzschicht umfasst. Eine solche erfindungsgemäße Lampe umfasst einen transparenten Kolben, einen innerhalb des Kolbens angeordneten Faden zur Lichterzeugung und eine erfindungsgemäße transparente Interferenzschicht zur Reflexion von Infrarotstrahlen und zum Durchlassen von Strahlen im Bereich sichtbaren Lichts, die an der inneren und/oder äußeren Seite des Kolbens vorgesehen ist.
Solche erfindungsgemäßen Lampen können beispielsweise als Halogenlampen ausgebildet sein oder als Kopfspiegellampen oder Hochleistungslampen, beispielsweise Hochdruckgasentladungslampen (HID-Lampen; HID: high intensity discharge) und insbesondere UHP-Lampen (UHP: ultra high performance).
Die erfindungsgemäße Schicht aus Titanoxid mit mindestens einem Zusatz aus der Gruppe Aluminium und/oder Aluminiumoxid kann auf unterschiedliche Weise auf dem Substrat erzeugt werden.
Geeignete Verfahren zur Herstellung dünner Beschichtungen lassen sich grob in vier Klassen einteilen: Die physikalischen Abscheideverfahren (PVD), die chemische Gasphasenabscheidung (CVD), das Elektroplating und Spray-Verfahren. Spray-Verfahren können für dicke Schichten geeignet sein, da sie sehr hohe Aufwachsraten haben. CVD und Elektroplating sind zur Erzeugung oxidischer Schichten in der Regel wenig geeignet. Geeignet kann aber eine plasmaimpuls-unterstützte chemische Gasphasenabscheidung (PICVD) sein.
Erfindungsgemäß einsetzbare Gasphasenabscheidungsverfahren sind physikalische Gasphasenabscheidung, reaktives Magnetronsputtern, Ionenstrahlsputtern, ionen- oder plasmaunterstütztes Aufdampfen oder auch plasmaimpuls-unterstützte chemische Gasphasenabscheidung sowie andere dem Fachmann bekannte Sputter-Verfahren.
Die PVD-Verfahren lassen sich wiederum in drei Techniken unterteilen: Verdampfungstechniken, Sputterverfahren und die Laserablationsverfahren (PLD).
Für oxidische Schichten ist von diesen die Sputtertechnik besonders geeignet und demnach bevorzugt.
Der Begriff Sputtern bezeichnet das Kathodenzerstäuben mit Ionen bzw. im weiteren Sinne auch die Sputterdeposition des zerstäubten Materials auf ein Substrat.
Bei der einfachsten Ausführung des Sputterverfahrens befindet sich innerhalb eines Behälters eine Diodenanordnung mit einer positiv geladenen Anode und einer negativ geladenen Kathode. Der Behälter ist bis auf ein Restgas mit einem Druck im Bereich einiger mbar evakuiert. Als Restgas wird vorzugsweise ein Edelgas (gewöhnlich Argon) verwendet, um Reaktionen mit dem Target oder dem Substrat zu vermeiden. Zwischen der Anode und der Kathode wird eine Spannung zwischen 150 und 3000 V angelegt. Elektronen werden zur Anode hin beschleunigt, stoßen mit den dazwischen liegenden Argonatomen zusammen und ionisieren diese. Die ionisierten positiv geladenen Argonatome werden dann zur Kathode hin beschleunigt und schlagen Atome aus der Kathode bzw. dem darüberliegenden Target heraus. Neben neutralen Atomen des Targets werden außerdem Sekundärelektronen freigesetzt, die weitere Argonatome ionisieren. So entsteht bei geeigneten Bedingungen zwischen den beiden Elektroden ein stationäres Plasma. Die herausgeschlagenen neutralen Atome des Targets verteilen sich gleichmäßig in der gesamten Kammer und erzeugen eine dünne Schicht auf dem Substrat.
Die kinetische Energie der neutralen Targetatome und der ionisierten Sputtergasatome liegt zwischen 1 und 300 eV. Verglichen mit der kinetischen Energie der Atome bei Verdampfungstechniken von etwa 0,1 eV ist dies sehr hoch. Insbesondere diese hohe kinetische Energie der im Feld beschleunigten Ionen trägt dazu bei, dass kompaktere und glattere Schichten entstehen als bei Verdampfungsverfahren.
Dieses allgemeine Sputterverfahren wurde schon in vielerlei Hinsicht verfeinert. Statt einer einfachen Diodenanordnung können auch Trioden oder RF-Dioden zur Plasmaerzeugung verwendet werden. Beim Magnetron-Sputtern wird durch Anlegen eines Magnetfeldes die Ionisationswahrscheinlichkeit und Sputterrate erhöht.
Beim DC-Magnetron-Sputterverfahren wird neben der Diodenspannung von ca. 1 kV auch ein Magnetfeld angelegt. Das Magnetfeld wird von einem ringförmigen Magneten am Rand des Targets und einem zentralen Magneten in der Mitte erzeugt und hat eine Stärke von einigen hundertstel Tesla auf der Targetoberfläche.
Das Magnetfeld hält die erzeugten Sekundärelektronen in Targetnähe. Dadurch wird die Wahrscheinlichkeit für Elektron-Atom-Ionisationsstöße erhöht und damit auch die Plasmadichte in der Nähe des Targets. Daraus ergeben sich zwei große Vorteile gegenüber dem konventionellen Sputterverfahren: Erstens erhöht sich die Sputterrate und zweitens brennt das Plasma schon bei einem niedrigeren Druck. Höhere Sputterraten sind für die industrielle Produktion wichtig, um eine kürzere Produktionsdauer zu gewährleisten. Ein niedrigerer Druck beim Sputtern ist aber auch für dünne Schichten von Vorteil. Aufgrund des niedrigeren Druckes sind weniger Fremdgasatome vorhanden und die gesputterten Schichten sind daher reiner.
Der eingestellte Sauerstoffpartialdruck ist p ≤ 100 mPa. Erfindungsgemäß geeignete Sauerstoffpartialdrücke können 5–25 mPa und besonders bevorzugt ≤ 20 mPa betragen. Weitere erfindungsgemäß geeignete Sauerstoffpartialdrücke liegen zwischen 3 und 40 mPa, 4 und 20 mPa und besonders bevorzugt zwischen 8 und 14 mPa.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer transparenten Schicht aus Titanoxid mit mindestens einem Zusatz aus der Gruppe Aluminium und/oder Aluminiumoxid durch Sputtertechnik, bei dem ein Target aus Titan und/oder Titanoxid gleichzeitig mit einem Target, das Aluminium und/oder Aluminiumoxid umfasst, eingesetzt werden. Alternativ kann auch von einem Legierungstarget, das Titan und Aluminium umfasst, bzw. von einem keramischen Mischtarget, das Titanoxid und Aluminiumoxid umfasst, aus beschichtet werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise mit Argon als Restgas durchgeführt, wobei bevorzugte Verfahren im sogenannten "Oxide Mode", d.h. bei Anwesenheit von Sauerstoff, durchgeführt werden. Hier sind bevorzugte Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren bei einem Sauerstoffpartialdruck von 5 bis 20 mPa, vorzugsweise von 7 bis 15 mPa und insbesondere von 10 bis 12 mPa durchgeführt wird.
Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass die Arbeitstemperatur niedrig gewählt werden kann. So sind bevorzugte erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren bei einer Substrattemperatur von 20 bis 300°C, vorzugsweise von 50 bis 280°C, insbesondere von 80 bis 250°C, bevorzugt von 100 bis 200°C durchgeführt wird.
Die erfindungsgemäße(n) Schicht(en) bzw. Schichteigenschaften und Temperaturstabilität lassen sich beispielsweise auch ungeheizt realisieren. Ein besonders bevorzugter Temperaturbereich ist daher auch 50–150°C.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren resultiert auch bei niedrigen Temperaturen ein Mischoxid, das in seinem Brechungsindex einer Mischung aus Aluminiumoxid und Titandioxid in der Rutil-Modifikation im entsprechenden Verhältnis entspricht. Ein nachfolgendes Tempern zur Erhöhung des Brechungsindex ist nicht erforderlich, so dass einerseits die Nachteile der thermischen Belastung der Schicht und des Substrats vermieden werden und andererseits die Beschichtung temperaturempfindlicher Substrate möglich ist. Das erfindungsgemäße Verfahren liefert eine Schicht, in der die TiO₂-Komponente amorph und hochbrechend ausgebildet ist und deren Kristallisationsvermögen bei Temperatureinfluss stark eingeschränkt ist. Die TiO₂-Komponente bildet beim weiteren Tempern kein Anatas, so dass auch der Phasenübergang Anatas → Rutil nicht auftritt. Dies hat eine erhöhte mechanische und thermische Stabilität der erfindungsgemäßen Schichten zur Folge. Die Temperaturstabilität und Transparenz der Schichten wird deutlich bis ca. 950°C erhöht, im Vergleich zu etwa 800°C für undotiertes TiO₂.
Das erfindungsgemäße Verfahren liefert darüber hinaus sehr glatte Schichten, die sich durch hohe transparente Güte auszeichnen. Der Brechungsindex der erfindungsgemäßen Schichten liegt in Abhängigkeit vom Al-Gehalt bei n = 2,2 bis n = 2,65 bei λ = 550 nm.
Erfindungsgemäß bevorzugte Verfahrensvarianten nutzen die Magnetron-Sputtertechnik, wobei Doppelmagnetron-Sputterverfahren wiederum bevorzugt sind. Die Feldstärke bei bevorzugten Magnetron- oder Doppelmagnetron-Sputterverfahren liegt im Bereich von 10 bis ca. 200 mT.
Unabhängig davon, ob im Magnetron- oder Doppelmagnetron-Verfahren gearbeitet wird, sind gepulste Verfahrensvarianten bevorzugt. Hier sind beispielsweise erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt, bei denen das Verfahren bei einer Pulsfrequenz von 10 bis 100 kHz, vorzugsweise von 10 bis 70 kHz und insbesondere von 30 bis 50 kHz, durchgeführt wird.
Um eine Beschichtung mit einer, bevorzugt reinen, Rutil-Phase zu erreichen, liegt die Sputterleistungsdichte zwischen 9 und 15 W/cm² und besonders bevorzugt zwischen 11 und 12 W/cm². Die Sputterleistungsdichte kann 1 W/cm² bis 40 W/cm² betragen.
Die Sputterleistungsdichte ist definiert als die eingekoppelte Prozessleistung, normiert auf die verwendete Targetfläche.
Eine weitere Möglichkeit, die Dicke der aufzubringenden erfindungsgemäßen Schichten zu variieren, liegt in der Einstellung der Leistung, die an das jeweilige Ti- oder Al-Target angelegt wird. Hier sind erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt, bei denen die an den Targets angelegte Gesamtleistung P = P_Titan-Target + P_{Aluminium-Target} 2000 bis 10000 W, vorzugsweise 3000 bis 6000 W und insbesondere 3500 bis 5000 W, beträgt.
Erfindungsgemäß ist das Sputtern von Mischoxid-Schichten möglich, beispielsweise von 2 verschiedenen metallischen Targets, oder von einem oder mehreren metallischen Legierungstargets sowie von keramischen oxidischen Targets.
Im allgemeinen wird in einer Sauerstoff/Argon-Atmosphäre gearbeitet.
Die Erfindung wird durch das nachstehende, nicht einschränkende Ausführungsbeispiel verdeutlicht.
Beispiel:
Erfindungsgemäße transparente Schichten aus Titanoxid und Aluminiumoxid wurden mit Hilfe eines bipolar gepulsten Doppelmagnetron-Sputterverfahrens auf Quarzglassubstraten der Größe 50 mm × 50 mm hergestellt.
Hierzu wurden zwei im Winkel von 20° zueinander hochkant aufgestellte metallische Magnetron-Targets aus Titan bzw. Aluminium bei einer Pulsfrequenz von 40 kHz im "Oxide Mode" bei einem Sauerstoffpartialdruck von 11 mPa gleichzeitig abgetragen. Die Periodendauer je Target betrug 25 μs. Die Horizontalkomponente des über die Magnetrons angelegten Magnetfeldes am Ort des Substrates betrug ca. 30 mT.
Das Mischungsverhältnis von Titan und Aluminium ließ sich über die getrennt einstellbaren Leistungen, die an den beiden Targets angelegt wurden, variieren, Wobei die Gesamtleistung P (P = P_Titan-Target + P_{Aluminium-Target}) stets 4 kW betrug.
Mit diesem erfindungsgemäßen Verfahren wurden transparente oxidische Beschichtungen mit einer Schichtdicke von 400 nm erhalten. Das Verhältnis Al/(Al + Ti) betrug 0,13, der Brechungsindex bei λ = 550 nm betrug n = 2,55.
Allgemeine Angaben zu den Messbedingungen:

T = 23°C (Raumtemperatur)
Atmosphärischer Druck = Labor-Luft (Normaldruck)

Tempervorgang

Temperung an Labor-Luft unter Normaldruck. Temperdauer: jeweils 15 Stunden.

Röntgendiffraktometrie
Um Aussagen über Phasenzusammensetzungen und Korngrößen treffen zu können, wurden röntgendiffraktometrische Messungen an einem Diffraktometer D5000 der Firma Siemens durchgeführt. Dabei wurde im (θ – 2 θ)-Verfahren eine Bragg-Brentano-Geometrie ohne Monochromator verwendet. Ein Ni-Filter unterdrückte die einfallende Cu-K_β-Linie.
Als Strahlungsquelle wurde eine Cu-K_α Röhre verwendet. Typische Messparameter waren: Schrittweite: 2 θ = 0,02°, Integrationszeit: Δt = 1 s. Die verwendete Beschleunigungsspannung betrug 40 kV bei einem Strahlstrom von 30 mA.
Zur Bestimmung der Phasenzuordnung wurde eine in der Messsoftware integrierten Software der Firma Siemens verwendet.
Haze
Die Quantifizierung des Streupegels der Proben beruht auf der Bestimmung einer Kenngröße, welche als „Haze" bezeichnet wird. Bei diesem Messverfahren wird mit einem Spektralphotometer die diffus gestreute Komponente der transmittierten elektromagnetischen Strahlung bestimmt und auf die gesamte transmittierte Intensität (T_total = T_spec + T_diffus) normiert. Der Haze in Transmission ist daher in einem Wertebereich zwischen Null und eins definiert als
Es ist zu beachten, dass die Messkurven im allgemeinen Intensitätsmodulationen aufgrund von Interferenzeffekten enthalten, welche durch die Normierung nicht vollständig kompensiert werden können. Durch die Messung über einen breiten Spektralbereich wird deren Einfluss aber weitgehend unterdrückt.
Mit geeigneten mathematischen Verfahren lässt sich der jeweilige Streupegel der Probe aus den Daten der Spektralmessungen quantifizieren. In der vorliegenden Arbeit wurde dazu gemäß Gleichung (2) die Fläche unterhalb der Kurve im sichtbaren Spektralbereich (λ = 380...800 nm) integriert („iHaze"), so dass sich die Intensitätsmodulationen herausmitteln. Da die Schichtdicken sämtlicher Proben auf etwa 400 ± 10 nm festgelegt waren, konnte auf die Betrachtung eines eventuell vorhandenen Dickeneffektes der Streuung verzichtet werden. Auch der Streubeitrag der Glassubstrate aufgrund von etwaigen Inhomogenitäten oder einer unvollständigen Oberflächenreinigung kann in dieser Auswertung vernachlässigt werden, da er in der Größenordnung der Messgenauigkeit liegt. Durch die spektrale Integration der dimensionslosen Größe „Haze", erhält die resultierende Größe „iHaze" die Dimension [Länge in nm].
Messgeräte: Die Messungen wurden mit unpolarisiertem Licht an einem Spektralphotometer Cary 5E der Firma Varian in einem Spektralbereich von 350 bis 800 nm durchgeführt. Zur Vermessung der diffus transmittierten Komponente T_diffus(λ) stand hierzu eine Ulbricht-Kugel (engl. „integrating sphere") zur Verfügung (Messfleckgröße: 10 mm × 10 mm).
Dabei wird die gerichtete und nicht gestreute Komponente der bei senkrechtem Strahlungseinfall transmittierten elektromagnetischen Strahlung aus der Messkugel herausgeleitet und in eine Lichtfalle gelenkt. Der gestreute Signalanteil T_diffus(λ) wird in einer mit PTFE (Polytetraflourethylen) verkleideten Kugel (Durchmesser 110 mm) aufgefangen und über eine vor direkter Einstrahlung geschützte Photodiode gemessen. Er ist umso höher, je stärker die Probe das Licht streut. Aufgrund der Mehrfachreflexionen des Lichtes an der Kugelinnenfläche herrscht an jedem Punkt im Kugelvolumen dieselbe wellenlängenabhängige Strahlungsintensität. Der Detektor misst dabei blendenbedingt kein direktes Signal von der Probe und auch nicht von der indirekt beleuchteten Kugelfläche (bei geschlossener Lichtfalle). Deckt man mit einem Bariumsulfat-Plättchen die Lichtfalle ab, ist neben dem diffusen auch der gerichtete Anteil T_spec(λ) im Messsignal enthalten. Der Haze berechnet sich nach Gleichung 1.
Ellipsometrie
Zur Bestimmung von Brechungsindex und Schichtdicke der Proben wurde das Messverfahren der Ellipsometrie verwendet. Die Methode basiert auf der Änderung des Polarisationszustandes einer Welle bei der Reflexion an der zu untersuchenden Probenoberfläche. Die Änderung des Polarisationszustandes wird durch den Quotienten p der beiden komplexen Fresnelschen Reflexionskoeffizienten r_p und r_s beschrieben. Dieser ist über die Beziehung
darstellbar, welche auch als ellipsometrische Grundgleichung bekannt ist. Dabei repräsentiert Ψ die Änderung des Amplitudenverhältnisses der senkrechten und der parallelen Komponente, und Δ misst die Änderung der Phasendifferenz der beiden Teilwellen infolge der Reflexion. Die Indizes s und p symbolisieren die senkrecht und parallel zur Einfallsebene polarisierten Teilwellen. Die Bestimmung des Brechungsindex wurde nach R.M.A. Azzam, N.M. Bashara, Ellipsometry and polarized light, North Holland, Amsterdam (1987) durchgeführt.
Definiert man für das Schicht/Substrat-System nun ein geeignetes Materialmodell, in dem dessen Eigenschaften (transparente Konstanten, Schichtdicken) mit den komplexen Reflexionskoeffizienten und den Messparametern (Wellenlänge, Einfallswinkel) verknüpft sind, so lassen sich aus der Änderung des Polarisationszustandes präzise Aussagen über eine Reihe von wichtigen Filmparametern machen. Die Dispersion der transparenten Konstanten der Proben wurde mit einem klassischen parametrisierten Lorentz-Oszillator-Modell beschrieben. Dieses definiert das oszillatorische Verhalten der Elektronen, die elastisch an die Festkörperatome gebunden sind, bei Anregung mit elektromagnetischer Strahlung (siehe: A. Röseler, Infrared Spectroscopic Ellipsometry, Akademie-Verlag, Berlin (1990)). Die angegebenen Brechungsindizes n bzw. n₅₅₀ beziehen sich auf eine Wellenlänge von λ = 550 nm und sind auf ±0,01 genau angegeben.
Für die ellipsometrischen Messungen stand ein spektrophotometrisches ex-situ Ellipsometer SE800 der Firma SENTECH Instruments zur Verfügung, welches in der sogenannten PCSSA-Konfiguration (PSSA: Polarizer-Compensator-Sample-Step-Scan-Analyzer) arbeitet.
Die Auswertung wurde im Spektralbereich von 380 bis 850 nm und bei variablen Einfallswinkeln zwischen 55 und 75° (Δ = 5°) durchgeführt. Zur Anpassung der Messdaten an das Modell stand eine kommerzielle Auswertesoftware der Firma SENTECH Instruments unter dem Namen "AdvancedFit" zur Verfügung, in der ein numerisches Verfahren nach dem Simplex-Algorithmus integriert ist.

1: transparente Schicht (erste Schicht)
2: zweite Schicht mit einem Brechungsindex, der niedriger ist als derjenige der ersten Schicht
3: transparente Interferenzschicht
4: durchlässiges Substrat

Claims

Transparente, temperaturstabile Schicht, umfassend Titanoxid mit mindestens einem Zusatz aus der Gruppe Aluminium und/oder Aluminiumoxid, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an Al-Atomen in der Schicht mit Rutil-Struktur, bezogen auf die Gesamtzahl an Metallatomen in der Schicht (1), im Bereich von 2 bis 40 liegt.
Transparente Schicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht mit Rutil-Struktur auf Titanoxid und Aluminiumoxid basiert, worin der Anteil an Al-Atomen, bezogen auf die Gesamtzahl an Metallatomen in der Schicht (1) im Bereich von 2 bis 40 %, vorzugsweise 10 bis 30 % und besonders bevorzugt 15 bis 20 % liegt.
Transparente Schicht nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei λ = 550 nm der Brechungsindex der Schicht n = 2,30 bis n = 2,68, vorzugsweise n = 2,40 bis n = 2,65 und besonders bevorzugt n = 2,45 bis n = 2,60 beträgt.
Transparente Schicht nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht nach einer Temperaturbehandlung im Ofen, bei 950°C und 15 Stunden lang, transparent bleibt, und/oder bei einer Wellenlänge von λ = 550 nm einen Brechungsindex von n = 2,30 bis n = 2,68, vorzugsweise n = 2,40 bis n = 2,65 und besonders bevorzugt n = 2,45 bis n = 2,60 aufweist.
Transparente Schicht nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht mit einer Schichtdicke von 400 nm nach einer Temperaturbehandlung in einem Ofen, bei 900°C und 15 Stunden lang, transparent bleibt und/oder einen iHaze-Wert von ≥ 0 nm bis 80 nm, vorzugsweise 20 nm bis 70 nm, besonders bevorzugt einen iHaze von 30 nm bis 60 nm und weiter bevorzugt einen iHaze von 40 nm bis 50 nm aufweist.
Transparente Schicht nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht im wesentlichen amorph, vorzugsweise amorph, ist und eine rutil-artige Nahordnungs-Struktur aufweist, wobei die Schicht bevorzugt keine Anatas-Struktur aufweist.
Transparente Interferenzschicht zur Reflexion von Licht innerhalb eines Wellenlängenbereichs des transparenten Spektrums von 250 nm bis 5000 nm, vorzugsweise 380 bis 3000 nm, besonders bevorzugt 350 bis 2500 nm, am meisten bevorzugt 400 bis 2000 nm, insbesondere 420 bis 1500 nm, wobei die Schicht (3) eine erste Schicht oder Schichten (1) und eine zweite Schicht oder Schichten (2) mit einem Brechungsindex aufweist, der niedriger als derjenige der ersten Schicht(en) (1) ist, die auf einem Substrat (4), vorzugsweise einem transparenten Substrat, im Wechsel angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die erste(n) Schicht(en) (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 ausgebildet ist (sind).
Transparente Interferenzschicht nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass für die zweite(n) Schicht(en) (2) bei einer Wellenlänge von λ = 550 nm der Brechungsindex n = 1,32 bis n = 2,0, vorzugsweise n = 1,35 bis n = 1,80 und am meisten bevorzugt n = 1,44 bis n = 1,75 beträgt.
Lampe, insbesondere Hochdruckgasentladungslampe, mit einer transparenten Schicht und/oder transparenten Interferenzschicht nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die transparente Schicht und/oder die transparente Interferenzschicht an und/oder in der inneren und/oder äußeren Seite des Kolbens vorgesehen ist.
Verwendung der temperaturstabilen, transparenten Schicht nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Beschichtung eines Körpers, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper aus der Gruppe ausgewählt ist, die Komponenten der optischen Informationstechnik, strahlformende Einrichtungen, strahlteilende Einrichtungen, faseroptische Bauteile, Leuchtmittel, insbesondere Lampen, Lampengehäuse, Gassensoren, Gläser, insbesondere Wärmeschutzverglasungen, Kunststoffe, transparente Elemente, Filter, Linsen, Spiegel, Laserspiegel, insbesondere transparente Filtersysteme, Heißlichtspiegel, Kaltlichtspiegel, Antireflexionssysteme, Bandpassfilter, Kantenfilter, Low-e-Verglasungen und/oder Körper für elektrische Anwendungen, wie elektrische Bauelemente, insbesondere Diffusionsbarrieren und/oder Kondensatorelemente umfasst.
Verfahren zur Herstellung einer transparenten, temperaturstabilen Schicht mit Rutil-Struktur, umfassend Titanoxid mit mindestens einem Zusatz aus der Gruppe Aluminium und/oder Aluminiumoxid, nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Titanoxid aufweisende Beschichtung unter Erzielung der Rutil-Struktur durch Gasphasenabscheidung, insbesondere Sputtern, bei einer Abscheidetemperatur von 20 bis 300°C aus wenigstens einem Target, wobei das Target aus der Gruppe ausgewählt ist, die Titan, Titanoxid, Aluminium und/oder Aluminiumoxid umfasst, auf die zu beschichtende Substratoberfläche bei einem definierbaren Sauerstoffpartialdruck p abgeschieden wird.