Verfahren zur Herstellung einer Beschichtung
B e s c h r e i b u n g
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Beschichtung für die Auftragung auf nichtmetallische Oberflächen sowie eine Beschichtung für die Auftragung auf nichtmetallische Oberflächen.
Nichtmetallische Oberflächen, wie die Oberflächen von Bauteilen aus Kunststoffen werden heutzutage häufig mit metallischen Dünnfilmbeschichtungen versehen, um deren Aussehen zu verändern und/oder andere gewünschte Schichteigenschaften zu erzielen.
Ein gewünschtes metallisches Aussehen eines Bauteils kann beispielsweise mit dünnen Schichten eines ausgewählten Metalls erreicht werden, deren Dicken nicht mehr als etwa 10 bis 100 nm sein müssen, um sie ununterscheidbar im Aussehen von vollmetallischen Bauteilen zu machen. Solche Metallschichten
können unter anderem mit Vakuumbeschichtungsprozessen wie Verdampfungs- oder Sputterprozessen aufgebracht werden.
Jedoch weisen die meisten Metallschichten eine niedrige Transparenz in großen Teilen des elektromagnetischen Spektrums auf, was sie für manche Anwendungen ungeeignet macht. So absorbieren oder reflektieren Metallschichten elektromagnetische Wellen beispielsweise stark in Frequenzbereichen zwischen 76 - 77 GHz, die für die Anwendung in Radartechniken interessant sind, sodass Metallbeschichtungen aufgrund ihrer niedrigen Durchlässigkeit in diesen Bereichen für solche Anwendungen nicht geeignet sind.
Seit einiger Zeit ist es bekannt, dass ein solches gewünschtes metallisches Aussehen auch mit halbleitenden Dünnschichten erzielt werden kann, wobei diese Schichten aufgrund ihrer halbleitenden Eigenschaften für elektromagnetische Wellen weitgehend transparent sind und daher beispielsweise auch für Radartechniken, kapazitive Sensoren oder dergleichen einsetzbar sind. Das metallische Aussehen solcher Schichten ergibt sich hierbei aus dem hohen Brechungsindex n im optischen Bereich, der schon bei sehr dünnen Schichten zu einer hohen Reflektion führt. Die Verwendung von Halbleitermaterialien hat zudem den Vorteil, dass das farbliche äußere Erscheinungsbild eine geringe Abhängigkeit vom Betrachtungswinkel aufweist, was auch bei der Verwendung von natürlichen Metallschichten der Fall ist.
Durch die Wahl einer geeigneten Schichtdicke und/oder die Verwendung eines „dicken“ multilagigen Schichtsystems ist es dabei möglich, einen bestimmten Bereich von metallisch aussehenden, nicht-grauen Farbtönen erzielen zu können.
Nachteiliger Weise sind die auf diese Weise erzielbaren metallisch aussehenden Farbtöne allerdings auf einen engen Bereich von Farbkoordinaten (z.B. CIE L*a*b*) eingeschränkt. Zudem besitzt die Verwendung von dünnen optischen Interferenzschichten aus Halbleitermaterialien zur Erzeugung eines metallischen Äußeren den Nachteil, dass aufgrund des hohen Brechungsindex und der niedrigen Absorption im optischen Bereich große Differenzen zwischen Reflektionsminima und -maxima vorliegen. Dies wiederum bewirkt eine unerwünschte „grelle“ Farbwahrnehmung.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend genannten Nachteile bekannter Beschichtungen und Verfahren zu deren Herstellung zumindest teilweise zu
beheben. Insbesondere ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Beschichtung zur Verfügung zu stellen, die weitgehend unabhängig von dem Betrachtungswinkel ein ansprechendes äußeres Erscheinungsbild aufweist und vielfältig, insbesondere auch im Radarbereich, einsetzbar ist.
Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruchs sowie eine Beschichtung gemäß Anspruch 13. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Beschichtung und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
Hierbei umfasst das erfindungsgemäße Verfahren die Schritte eines Auftragens eines Halbleitermaterials auf ein Substrat zur Ausbildung einer Halbleitermaterialschicht sowie eines gleichzeitigen oder nachträglichen Auftragens von metallischem Material oder zusätzlichem Halbleitermaterial, wobei das metallische Material oder das zusätzliche Halbleitermaterial zur Anpassung der optischen Eigenschaften der Beschichtung zielgerichtet in die Halbleitermaterialschicht eingeführt wird.
Unter einem Halbleitermaterial wird vorzugsweise ein Material aus Halbleiterelementen bzw. Halbleiterverbindungen verstanden, das insbesondere eine elektrische Leitfähigkeit zwischen 104 S/cm und 108 S/cm aufweist. Unter einem zusätzlichen Halbleitermaterial wird dabei vorzugsweise ein vom Halbleitermaterial zur Ausbildung einer Halbleitermaterialschicht verschiedenes Halbleitermaterial verstanden, das vorzugsweise nur zur Dotierung eingebracht wird. Unter einem Metall wird erfindungsgemäß vorzugsweise ein Material aus elementaren Metallen verstanden. Unter einem Substrat wird im Rahmen der Erfindung insbesondere eine Grundlage bzw. eine Basis für eine Beschichtung verstanden, wie beispielsweise ein Display eine Karosserie oder dergleichen. Ein zielgerichtetes Einführen eines metallischen Materials in eine Halbleitermaterialschicht kann gegenständlich insbesondere das Auswählen der Menge des aufzutragenden metallischen Materials und/oder des Auftragungsbereiches des aufzutragenden metallischen Materials umfassen. Die optischen Eigenschaften können ferner insbesondere die absolute und/oder relative Reflektivität der Beschichtung in Abhängigkeit der Wellenlänge im optischen Bereich
umfassen. Ebenso können die optischen Eigenschaften die Transparenz in anderen Frequenzbereichen des elektromagnetischen Spektrums, wie beispielsweise im Radarbereich bei 76 - 77 GHz betreffen oder die Betrachtungswinkelabhängigkeit des äußeren Erscheinungsbildes beinhalten.
Um eine möglichst zielgerichtete Anpassung der optischen Eigenschaften einer Beschichtung vornehmen zu können, kann gegenständlich vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass das Halbleitermaterial in Form eines Reinstoffes zugegeben wird, wobei das Halbleitermaterial vorzugsweise aus Silizium oder Germanium oder Selen oder Galliumarsenid gebildet ist. Im Hinblick auf die Vergrößerung der Flexibilität hinsichtlich der Anpassung der optischen Eigenschaften einer Beschichtung, insbesondere der Anpassung verschiedener optischer Eigenschaften einer Beschichtung kann es ferner vorteilhaft sein, wenn das Halbleitermaterial als Gemisch aus verschiedenen Halbleitermaterialien vorliegt, wobei die Halbleitermaterialien vorzugsweise Silizium und/oder Germanium und/oder Selen und/oder Galliumarsenid umfassen können.
Ebenso kann im Hinblick auf eine möglichst zielgerichtete Anpassung der optischen Eigenschaften einer Beschichtung vorgesehen sein, dass das metallische Material in Form eines Reinstoffes zugegeben wird, wobei das metallische Material vorzugsweise aus Chrom oder Molybdän oder Aluminium oder Zirkonium gebildet ist. Im Hinblick auf die Vergrößerung der Flexibilität hinsichtlich der Anpassung der optischen Eigenschaften der Beschichtung kann es zudem ebenso vorteilhaft sein, wenn das metallische Material als Gemisch aus verschiedenen Metallen vorliegt, wobei die Metalle vorzugsweise Chrom und/oder Molybdän und/oder Aluminium und/oder Zirkonium umfassen können.
Im Hinblick auf eine besonders effektive und zielgerichtete Anpassung der optischen Eigenschaften einer Beschichtung kann gegenständlich ferner vorgesehen sein, dass das aufzutragende metallische Material und/oder die Menge des aufzutragenden metallischen Materials und/oder der Auftragungsbereich des aufzutragenden metallischen Materials zumindest teilweise auf Basis des Absorptionskoeffizienten k des metallischen Materials im optischen Bereich ausgewählt wird. Im Rahmen der Erfindung ist dabei erkannt worden, dass insbesondere die Differenzen zwischen Reflektionsminima und Reflektionsmaxima einer Beschichtung für ein unerwünschtes „grelles“ äußeres Erscheinungsbild verantwortlich sind. Zudem ist im Rahmen der Erfindung erkannt worden, dass Metalle mit einem hohen Absorptionskoeffizienten k die Differenzen zwischen Reflektionsminima und
Reflektionsmaxima einer Beschichtung, die für das unerwünschte „grelle“ äußere Erscheinungsbild verantwortlich sind, effektiv minimieren. Das ist insbesondere daher möglich, weil nach einem Eintritt von Lichtstrahlen in die Beschichtungsschicht an der ersten Grenzfläche der Beschichtungsschicht durch die erhöhte Absorption der
Beschichtungsschicht (im optischen Bereich), die Reflektion der Lichtstrahlen an der zweiten Grenzfläche der Beschichtungsschicht deutlich geringer ist, was folglich die destruktive und konstruktive Interferenz der an der ersten und zweiten Grenzfläche der
Beschichtungsschicht reflektierten Lichtstrahlen verringert und somit die Differenzen zwischen Reflektionsminima und Reflektionsmaxima der Beschichtung effektiv minimiert. Dies führt insbesondere zu bevorzugten „weicheren“ (kontrastärmeren) Farbübergängen. Unter dem optischen Bereich wird im Rahmen der Erfindung dabei insbesondere der optische Frequenzbereich des elektromagnetischen Spektrums des Lichts in einem Bereich von ca. 350 - 750 nm verstanden. Ebenfalls vorstellbar ist zudem, dass die Auswahl des aufzutragenden metallischen Materials und/oder die Auswahl der Menge des aufzutragenden metallischen Materials und/oder die Auswahl des Auftragungsbereiches des aufzutragenden metallischen Materials zumindest teilweise auf Basis der elektrischen Leitfähigkeit des metallischen Materials im optischen Bereich erfolgt, weil diese zumindest teilweise mit dem Absorptionskoeffizienten k in Zusammenhang steht. Zudem ist es zusätzlich vorteilhaft, die Auswahl des aufzutragenden metallischen Materials und/oder die Auswahl der Menge des aufzutragenden metallischen Materials und/oder die Auswahl des Auftragungsbereiches des aufzutragenden metallischen Materials zumindest teilweise in Bezug auf das verwendete Flalbleitermaterial, insbesondere in Bezug auf den Brechungsindex n des verwendeten Flalbleitermaterials im optischen Bereich abhängig zu machen. im Rahmen einer konstruktiv einfachen Möglichkeit einer möglichst empfindlichen Dosierung bei der Auftragung der Schichtmaterialien kann gegenständlich vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass das Aufträgen des Flalbleitermaterials und/oder das Aufträgen des metallischen Materials über eine thermische Behandlung erfolgt, wobei die thermische Behandlung vorzugsweise bei einer Temperatur von mehr als 400 °C, insbesondere bei einer Temperatur von mehr als 800 °C erfolgt. Alternativ könnte die „Dotierung“ beispielsweise schon auf dem „Target“ festgesetzt werden.
Dabei ist es insbesondere denkbar, dass die Menge an aufgetragenem metallischem Material und/oder der Anteil an aufgetragenem metallischen Material in Bezug auf die
Summe aus Halbleitermaterial und metallischem Material über eine Variation der Behandlungszeit und/oder eine Variation der Behandlungstemperatur erfolgt. Eine derartige Einstellung der Menge bzw. des Anteils an aufzutragendem Material ist insbesondere in Beschichtungsprozessen unter Vakuumbedingungen vorteilhaft, weil eine Variation der Behandlungstemperatur und Behandlungsdauer auf einfache Weise von außen, außerhalb einer Beschichtungskammer steuerbar ist.
Im Rahmen einer konstruktiv einfach und dennoch flexibel und empfindlich einstellbaren Auftragung der Beschichtungsmaterialien, kann erfindungsgemäß vorteilhafterweise insbesondere vorgesehen sein, dass das Aufträgen des Halbleitermaterials auf das Substrat zumindest teilweise gleichzeitig mit dem Aufträgen eines Anteils an metallischem Material erfolgt, wobei das aufzutragende Halbleitermaterial und das aufzutragende Metall vorzugsweise vorgemischt und/oder während des Auftragens miteinander vermischt werden. So kann im Rahmen einer gleichzeitig erfolgenden Auftragung des Halbleitermaterials und des metallischen Materials beispielsweise bei der Verwendung eines Sputter-Verfahrens zur Auftragung der Beschichtung entweder ein mit einem geeigneten Metall legiertes Halbleiter- Target, wie beispielsweise ein mit Chrom legiertes Silizium-Target verwendet werden oder das metallische Material (beispielsweise Chrom) und das Halbleitermaterial (beispielsweise Silizium) im Rahmen eines Co-Sputtering-Verfahrens aus verschiedenen Targets aufgetragen werden. Ebenso könnte bei der Verwendung eines Aufdampfverfahrens zur Auftragung der Beschichtung in einem Tiegel oder dergleichen bereits ein vorgemischtes Material oder eine Legierung aus metallischem Material und Halbleitermaterial verwendet werden oder die Materialien getrennt zumindest teilweise gleichzeitig aus zwei Tiegeln verdampft werden.
Im Hinblick auf die möglichen Auftragungsverfahren ist es ferner denkbar, dass das Aufträgen des Halbleitermaterials und des metallischen Materials über ein chemisches und/oder physikalisches Beschichtungsverfahren, vorzugsweise ein chemisches Dampfabscheidungs-Verfahren (CVD-Verfahren) und/oder ein physikalisches Dampfabscheidungs-Verfahren (PVD-Verfahren), insbesondere über ein plasmaunterstütztes chemisches Dampfabscheidungs-Verfahren (PA-CVD-Verfahren) und/oder ein Hochleistungs-Impuls-Magnetron-Sputtern (HIPIMS) und/oder ein kathodisches Lichtbogenabscheidungs-Verfahren und/oder ein elektronenstrahl-unterstütztes physikalisches Dampfabscheidungs-Verfahren (EB-PVD-Verfahren) erfolgt.
Des Weiteren ist es zur Modifikation der Auftragungsbedingungen insbesondere bei Beschichtungsverfahren mit lonisierungsschritten denkbar, dass bei einem Aufträgen des Halbleitermaterials (beispielsweise bei einer Verwendung einer Gleichspannung) eine negative Vorspannung an das zu beschichtende Substrat angelegt wird, wobei die negative Vorspannung geringer als 200 V, vorzugsweise geringer als 150 V, insbesondere geringer als 100 V beträgt. Alternativ ist selbstverständlich auch die Verwendung einer Wechselspannung denkbar.
Zudem ist es im Rahmen einer steuerbaren Auftragung von Beschichtungsmaterialien denkbar, dass bei einem Aufträgen des Halbleitermaterials ein Schutzgas verwendet wird, wobei das Schutzgas vorzugsweise in Form von Stickstoff und/oder Argon gebildet ist.
Um eine verbesserte Haftung des Beschichtungsmaterials auf dem Substrat zu erzielen, kann gegenständlich ferner vorgesehen sein, dass vor einem Aufträgen eines Halbleitermaterials auf ein Substrat eine Vorbehandlung der Substratoberfläche erfolgt, um eine stärkere Haftung der Halbleitermaterialschicht auf dem Substrat zu bewirken, wobei das Vorbehandeln insbesondere das Aufträgen einer Haftschicht auf die Substratoberfläche umfassen kann, wobei die Haftschicht insbesondere in Form einer Lackschicht ausgebildet sein kann.
Um einen verbesserten Schutz bzw. zusätzliche Eigenschaften in die gegenständliche Beschichtung zu integrieren, kann vorteilhafterweise ferner vorgesehen sein, dass nach einem Aufträgen eines Halbleitermaterials und einem gleichzeitigen oder nachträglichen Aufträgen von metallischem Material ein abschließendes Aufträgen einer Schutzschicht erfolgt, wobei die Schutzschicht insbesondere in Form einer Lackschicht gebildet ist.
Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Beschichtung für die Auftragung auf nichtmetallische Oberflächen, insbesondere herstellbar über ein voranstehend beschriebenes Verfahren. Hierbei umfasst die Beschichtung eine Halbleitermaterialschicht mit einem innerhalb der Halbleitermaterialschicht integriertem Anteil an metallischem Material oder zusätzlichem Halbleitermaterial. Damit weist die erfindungsgemäße Beschichtung die gleichen Vorteile auf, wie sie bereits ausführlich in Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren beschrieben worden sind.
Im Rahmen der Ausbildung möglichst dünner Schichtdicken kann gegenständlich insbesondere vorgesehen sein, dass die Beschichtung in Form einer monolagigen Schicht ausgebildet ist. Eine geringe Schichtdicke kann hierbei nicht nur aus Gründen der Einsparung von Beschichtungsmaterial, sondern auch aus Gründen der Einsparung von Prozesszeit für das Aufträgen der Beschichtung vorteilhaft sein.
Im Rahmen der Ausbildung möglichst dünner Schichtdicken ist es hierbei insbesondere denkbar, dass die Beschichtung eine Schichtdicke von weniger als 120 nm, vorzugsweise eine Schichtdicke von weniger als 100 nm, insbesondere eine Schichtdicke von weniger als 80 nm aufweist.
Im Hinblick auf die gleichzeitige Gewährleistung einer Mindestschichtdicke zur Sicherstellung einer nötigen Robustheit, ist es ferner vorstellbar, dass die Beschichtung eine Schichtdicke zwischen 20 und 120 nm, vorzugsweise eine Schichtdicke zwischen 40 und 100 nm, insbesondere eine Schichtdicke zwischen 50 und 60 nm aufweist.
Im Rahmen der Erhaltung einer vorteilhaften Transparenz für große Teile des elektromagnetischen Spektrums, beispielsweise im Bereich von 76 - 77 GHz und die damit verbundene Anwendbarkeit als Beschichtung für Radaranwendungen bzw. für kapazitive Sensoren kann gegenständlich vorteilhafterweise ferner vorgesehen sein, dass das metallische Material zu weniger als 50 Gew.-%, vorzugsweise zu weniger als 25 Gew.-%, insbesondere zu weniger als 10 Gew.-% in der Beschichtung vorliegt. Mit steigender Zugabe an metallischem Material ist zu erwarten, dass die Transparenz der Beschichtung in großen Teilen des elektromagnetischen Spektrums sinkt, was für manche Anwendungen nachteilig ist.
Im Hinblick auf eine möglichst effektive Minimierung der Differenzen zwischen Reflektionsminima und Reflektionsmaxima der Beschichtung kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die Beschichtung einen mittleren Absorptionskoeffizienten k im optischen Bereich von >2, vorzugsweise von >3, insbesondere von > 4 aufweist. Alternativ könnte anstatt des mittleren Absorptionskoeffizienten k im optischen Bereich auch der Absorptionskoeffizienten k bei einer bestimmten Wellenlänge (beispielsweise 620 nm) verwendet werden. Wie voranstehend bereits beschrieben, führen hohe Differenzen zwischen Reflektionsminima und Reflektionsmaxima einer Beschichtungsschicht zu unerwünschten „grellen“ Farbwahrnehmungen innerhalb der Beschichtungsschicht.
Für mögliche Anwendungen der gegenständlichen Beschichtung in der Radartechnik ist es insbesondere vorteilhaft, wenn die Beschichtung in den angewendeten Frequenzbereichen möglichst transparent ist. Daher kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die Beschichtung in einem Frequenzbereich zwischen 76 und 77 GFIz eine Transparenz von > 80%, vorzugsweise von > 90%, insbesondere von > 95 % aufweist.
Um eine möglichst zielgerichtete Anpassung der optischen Eigenschaften einer Beschichtung vornehmen zu können, kann gegenständlich vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass das Flalbleitermaterial in Form eines Reinstoffes vorliegt, wobei das Flalbleitermaterial vorzugsweise aus Silizium oder Germanium oder Selen oder Galliumarsenid gebildet ist. Im Hinblick auf die Vergrößerung der Flexibilität hinsichtlich der Anpassung der optischen Eigenschaften einer Beschichtung, insbesondere der Anpassung verschiedener optischer Eigenschaften einer Beschichtung kann es ferner vorteilhaft sein, wenn das Flalbleitermaterial als Gemisch aus verschiedenen Flalbleitermaterialien vorliegt, wobei die Flalbleitermaterialien vorzugsweise Silizium und/oder Germanium und/oder Selen und/oder Galliumarsenid umfassen können.
Ebenso kann es im Hinblick auf eine möglichst zielgerichtete Anpassung der optischen Eigenschaften einer Beschichtung vorgesehen sein, dass das metallische Material in Form eines Reinstoffes vorliegt, wobei das metallische Material vorzugsweise aus Chrom oder Molybdän oder Aluminium oder Zirkonium gebildet ist. Im Hinblick auf die Vergrößerung der Flexibilität hinsichtlich der Anpassung der optischen Eigenschaften der Beschichtung kann es zudem ebenso vorteilhaft sein, wenn das metallische Material als Gemisch aus verschiedenen Metallen vorliegt, wobei die Metalle vorzugsweise Chrom und/oder Molybdän und/oder Aluminium und/oder Zirkonium umfassen können.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Hierbei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
Es zeigen:
Fig. 1a-c eine schematische Darstellung einer Auftragung des L-Wertes (a), des a-Wertes (b) und des b-Wertes (c) eines L*a*b-Farbraums als Funktion des Metall-Anteils einer erfindungsgemäßen Beschichtung,
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Auftragung des Reflektionsindex (%) verschiedener Beschichtungen im Wellenlängenbereich 350 nm bis 750 nm,
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Auftragung des Reflektionsindex (%) verschiedener Beschichtungen im Wellenlängenbereich 350 nm bis 750 nm,
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Auftragung des L-Wertes (oben), des a-Wertes (Mitte) und des b-Wertes (unten) eines L*a*b-Farbraums als Funktion der Schichtdicke einer erfindungsgemäßen Beschichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel sowie einer Referenzmessung,
Fig.5 eine schematische Darstellung der einzelnen Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Fierstellung einer Beschichtung für die Auftragung auf nichtmetallische Oberflächen.
Fig. 1a-c zeigen eine schematische Darstellung einer Auftragung des L-Wertes (Fig. 1a), des a-Wertes (Fig. 1b) und des b-Wertes (Fig. 1c) eines L*a*b-Farbraums als Funktion des Metall-Anteils einer erfindungsgemäßen Beschichtung.
Wie anhand der Figuren 1a-c erkennbar ist, variieren die L-, a- und b-Werte des L*a*b-Farbraums spezifisch in Abhängigkeit der Zusammensetzung der erfindungsgemäßen Beschichtung. Der Anteil des Metalls in der erfindungsgemäßen Beschichtung ist hierbei proportional zur Verdampfungsleistung (in kW). So nimmt der L-Wert einer erfindungsgemäßen Beschichtung mit steigendem Metallanteil zunächst ab, bevor er bei einem Wert von ca. 0,5 kW kurz zunimmt und anschließend bei weiterer Zugabe eines metallischen Materials weiter sinkt. Der a-Wert steigt hingegen bis zu einem Wert von ca. 0,5 kW stetig an, bevor er ab einem Wert von ca. 0,5 kW stetig sinkt. Der b-Wert sinkt ab einer ersten Zugabe eines metallischen Materials dagegen stetig ab.
Anhand der Auftragungen gemäß Fig. 1a-c ist daher erkennbar, dass über eine gezielte Zumischung bzw. Auftragung von metallischem Material die optischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Beschichtung gezielt variierbar sind.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Auftragung des Reflektionsindex (%) verschiedener Beschichtungen im Wellenlängenbereich 350 nm bis 750 nm, Die Bechichtung 1 besteht hierbei aus reinem Silizium, wohingegen die Beschichtung 2 eine erfindungsgemäße Beschichtung mit Silizium und geringem Chrom-Anteil und die Beschichtung 3 eine erfindungsgemäße Beschichtung mit Silizium und hohem Chrom-Anteil darstellt.
Wie anhand Fig. 2 erkennbar ist, ist der Reflektionsindex im optischen Bereich von 350 bis 750 nm deutlich von der Zusammensetzung der Beschichtungsschicht abhängig. So ist der Verlauf des Reflektionsindex der drei Beschichtungen 1-3 im Wellenlängenbereich 350 nm bis 750 nm zwar grundsätzlich ähnlich, jedoch zeigt die Beschichtungsschicht 1 (reines Si) zwischen 500 und 750 nm den höchsten Reflektionsindex. Die Beschichtung 2 (Si + wenig Cr) weist hingegen einen deutlich niedrigeren Reflektionsindex zwischen 500 und 750 nm auf, der aber noch größer ist, als der der Beschichtung 3 (Si + viel Cr).
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Auftragung des Reflektionsindex (%) verschiedener Beschichtungen im Wellenlängenbereich 350 nm bis 750 nm, Die Bechichtung 1 ‘ besteht hierbei aus reinem Silizium, wohingegen die Beschichtung 2‘ eine erfindungsgemäße Beschichtung mit Silizium und hohem Germanium-Anteil (Flalbleitermaterial + dotiertes zusätzliches Flalbleitermaterial, das unterschiedlich zu dem Flalbleitermaterial zur Ausbildung einer Flalbleitermaterialschicht ist) und die Beschichtung 3‘ eine erfindungsgemäße Beschichtung mit Silizium und mittleren Germanium-Anteil und die Beschichtung 4‘ eine Beschichtung mit Silizium und geringem Germanium-Anteil darstellt.
Wie anhand Fig. 3 erkennbar ist, ist der Reflektionsindex im optischen Bereich von 350 bis 750 nm deutlich von der Zusammensetzung der Beschichtungsschicht abhängig. So ist der Verlauf des Reflektionsindex der vier Beschichtungen 1 ‘-4‘ im Wellenlängenbereich 350 nm bis 750 nm zwar grundsätzlich ähnlich, jedoch zeigt die Beschichtungsschicht 1 ‘ (reines Si) zwischen 500 und 750 nm den höchsten Reflektionsindex. Die Beschichtung 2‘ (Si + viel Ge) weist einen niedrigeren Reflektionsindex zwischen 500 und 750 nm auf, der aber noch
größer ist, als der der Beschichtungen 3‘ (Si + mittlerer Anteil an Ge) und 4‘ (Si + geringer Anteil an Ge).
Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung einer Auftragung des L-Wertes (oben), des a-Wertes (Mitte) und des b-Wertes (unten) eines L*a*b-Farbraums als Funktion der Schichtdicke einer erfindungsgemäßen Beschichtung (Kreis) gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel sowie einer Referenzmessung (Quadrat),
Wie anhand Fig. 4 erkennbar ist, zeigen die Referenzmessungen (reines Si) im Prinzip denselben Verlauf hinsichtlich der L-, a- und b-Werte, wie die Beschichtung (Si + Cr), nämlich, dass der L-Wert mit steigender Schichtdicke sinkt, der a-Wert mit steigender Schichtdicke steigt und der b-Wert mit steigender Schichtdicke zunächst konstant verläuft und anschließend leicht sinkt. Jedoch ist deutlich zu erkennen, dass die L- und a-Werte, insbesondere die b-Werte für das reine Halbleitermaterial deutlich höher sind und folglich eine teilweise ungewünschte grellere Farbwahrnehmung erzielen.
Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung der einzelnen Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Beschichtung für die Auftragung auf nichtmetallische Oberflächen.
Hierbei umfasst das erfindungsgemäße Verfahren vorliegend zunächst einen ersten optionalen Schritt eines Vorbehandelns 100 der Substratoberfläche, um eine stärkere Haftung der Halbleitermaterialschicht auf dem Substrat zu bewirken. Das Vorbehandeln 100 kann dabei vorzugsweise das Aufträgen einer Haftschicht umfassen, wobei die Haftschicht insbesondere in Form einer Lackschicht ausgebildet sein kann.
Anschließend erfolgt gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Aufträgen 120 eines Halbleitermaterials auf ein Substrat zur Ausbildung einer Halbleitermaterialschicht sowie ein Aufträgen 140 von metallischem Material, wobei das metallische Material zur Anpassung der optischen Eigenschaften der Beschichtung zielgerichtet in die Halbleitermaterialschicht eingeführt wird. Das Aufträgen 140 des metallischen Materials kann hierbei gleichzeitig oder auch nachträglich auf das Aufträgen 120 des Halbleitermaterials erfolgen.
Um einen verbesserten Schutz bzw. zusätzliche Eigenschaften in die gegenständliche Beschichtung zu integrieren, kann abschließend optional noch ein Aufträgen 160 einer
Schutzschicht erfolgen, wobei die Schutzschicht insbesondere in Form einer Lackschicht oder dergleichen gebildet sein kann.
Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Beschichtung ist es insbesondere über eine zielgerichtete Einführung eines metallischen Materials in eine Halbleiterschicht möglich, eine Beschichtung mit einem ansprechenden metallischen äußeren Erscheinungsbild zu generieren, die vielfältig, insbesondere auch für Radaranwendungen oder im Bereich kapazitiver Sensoren, einsetzbar ist und dessen Erscheinungsbild gleichzeitig weitgehend unabhängig vom Betrachtungswinkel ist.
Bez u qszei che n l iste
100 Vorbehandeln einer Substratoberfläche
120 Aufträgen eines Halbleitermaterials
140 Aufträgen eines metallischen Materials 160 Aufträgen einer Schutzschicht