EP4172124A1 - Materiau comportant un empilement a sous-couche dielectrique fine d'oxide a base de zinc et procede de depot de ce materiau - Google Patents

Materiau comportant un empilement a sous-couche dielectrique fine d'oxide a base de zinc et procede de depot de ce materiau

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EP4172124A1
EP4172124A1 EP21740594.3A EP21740594A EP4172124A1 EP 4172124 A1 EP4172124 A1 EP 4172124A1 EP 21740594 A EP21740594 A EP 21740594A EP 4172124 A1 EP4172124 A1 EP 4172124A1
Authority
EP
European Patent Office
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layer
zinc
zno
based oxide
sublayer
Prior art date
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Pending
Application number
EP21740594.3A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Thomas BARRES
Denis Guimard
Matthieu ORVEN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Saint Gobain Glass France SAS
Compagnie de Saint Gobain SA
Original Assignee
Saint Gobain Glass France SAS
Compagnie de Saint Gobain SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Saint Gobain Glass France SAS, Compagnie de Saint Gobain SA filed Critical Saint Gobain Glass France SAS
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Pending legal-status Critical Current

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    • C03C17/366—Low-emissivity or solar control coatings
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    • C03C2217/00—Coatings on glass
    • C03C2217/90—Other aspects of coatings
    • C03C2217/94—Transparent conductive oxide layers [TCO] being part of a multilayer coating
    • C03C2217/944—Layers comprising zinc oxide

Definitions

  • MATERIAL INCLUDING A FINE DIELECTRIC ZINC-BASED OXIDE UNDERLAYMENT STACK AND PROCESS FOR DEPOSITING THIS MATERIAL
  • the invention relates to a material comprising a glass substrate coated on one side with a stack of thin layers having reflection properties in the infrared and / or solar radiation having at least one metallic functional layer, in particular based on silver or containing metal alloy of silver and at least two antireflection coatings, said antireflection coatings each comprising at least one dielectric layer, said functional layer being placed between the two antireflection coatings.
  • the single, or each, metallic functional layer is thus placed between two antireflection coatings each generally comprising several layers which are each made of a dielectric material of the nitride type, and in particular of silicon or silicon nitride. aluminum, or oxide. From an optical point of view, the purpose of these coatings which surround the or each metallic functional layer is to "antireflect" this metallic functional layer.
  • this radiation treatment of the stack does not structurally modify the substrate.
  • the invention is based on the discovery of a particular configuration of layers surrounding a metallic functional layer which makes it possible to reduce the resistance per square at the same functional layer thickness, or even to reduce the functional layer thickness in order to obtain improved thermal properties, and this after a heat treatment of the material or a radiation treatment of the stack according to known techniques.
  • An aim of the invention is thus to achieve the development of a new type of stack of layers with one or more functional layers, a stack which has, after heat treatment of the material or treatment of the stack with radiation, a low resistance per square (and therefore low emissivity), high light transmission, as well as uniformity of appearance, both in transmission and in reflection.
  • the subject of the invention is thus, in its broadest sense, a material according to claim 1.
  • This material comprises a glass substrate coated on one side with a stack of thin layers having reflection properties in the infrared and / or solar radiation having at least one metallic functional layer, in particular based on silver or metal alloy containing silver and at least two antireflection coatings, said antireflection coatings each comprising at least one dielectric layer, said functional layer being placed between the two antireflection coatings, said material being noteworthy:
  • said underlying antireflection coating, located under said functional layer in the direction of said substrate comprises: - a zinc-based oxide sublayer, ZnO, which is located under and in contact with said functional layer, with a physical thickness of said zinc ZnO-based oxide sublayer which is between 0.3 and 5.0 nm, or even between 0.3 and 2.9 nm, or even between 0.5 and 2.4 nm, or even between 1.0 and 3.0 nm, or even between 1.5 and 2.4 nm; and - a titanium-based oxide dielectric sublayer, TiO x , which is located under and in contact with said zinc-based oxide sublayer ZnO, with a physical thickness of said sublayer of titanium-based oxide TiOx which is between 5.0 and 50.0 nm, or even between 5.0 and 40.0 nm, or even between 12.0 and 33.0 nm; - on the other hand in that said overlying anti-reflective coating, located above said functional layer opposite said substrate, comprises
  • a zinc-based oxide overlayer ZnO, with a physical thickness of said zinc-based oxide overlayer ZnO which is between 2.0 and 10.0 nm, or even between 2.0 and 8.0 nm, or even between 2.5 and 5.4 nm; and - a dielectric overlayer which is located on said zinc based oxide overlayer ZnO, and preferably a silicon nitride dielectric overlayer, SÎ3N4;
  • a titanium-based oxide overblocking layer TiO x is located on and in contact with said functional layer and under said overlying anti-reflective coating, with a physical thickness of said titanium-based oxide blocking layer TiO x which is between 0.3 and 5.0 nm, or even between 0.3 and 2.9 nm, or even between 0.5 and 2.4 nm.
  • Said zinc-based oxide sublayer is the very thin layer mentioned above: it has a thickness corresponding to a minimum of a mono-molecular layer of ZniOi and a maximum thickness of only a few nanometers.
  • the zinc oxide is neither substoichiometric nor superstoichiometric, in order to have the lowest possible absorption coefficient in the visible range; this simplifies the manufacture and control of the effects of heat treatment of the material or the effects of treatment of the stack with radiation.
  • Said zinc-based oxide sublayer, ZnO which is located under and in contact with said functional layer, may in particular have a physical thickness which is between 0.3 and 4.9 nm, or even between 0, 3 and 3.9 nm, or even between 0.3 and 2.9 nm; it may also have a physical thickness which is between 1.0 and 4.9 nm, or even between 1.0 and 3.9 nm, or even between 1.0 and 2.9 nm.
  • Said titanium-based oxide dielectric sublayer, TiO x may have a physical thickness which is between 5.0 and 30.0 nm, or even between 5.0 and 20.0 nm, or even between 7.0 and 17.0 nm, or else 10.0 and 50.0 nm, or even between 10.0 and 40.0 nm, or even between 15.0 and 33.0 nm.
  • Said titanium-based oxide dielectric sublayer, TiO x may in particular contain only the two elements: titanium and oxygen; this simplifies the manufacture and the control of the effects of the heat treatment of the material or the effects of the treatment of the stack with radiation.
  • Said titanium-based oxide overblocking layer TiO x may in particular have a physical thickness which is between 0.3 and 4.9 nm, or even between 0.3 and 3.9 nm, or even between 0.3 and 2.9 nm; it may also have a physical thickness which is between 1.0 and 4.9 nm, or even between 1.0 and 3.9 nm, or even between 1.0 and 2.9 nm.
  • Said titanium-based oxide overblocking layer TiO x may in particular contain only the two elements: titanium and oxygen; this simplifies the manufacture and the control of the effects of the heat treatment of the material or the effects of the treatment of the stack with radiation.
  • Said stack may comprise a single metallic functional layer or may comprise two metallic functional layers, or three metallic functional layers, or four metallic functional layers; the metallic functional layers in question here are continuous layers.
  • said material does not include a discontinuous metallic functional layer; in fact, such a discontinuous metallic functional layer does not withstand heat treatment of the material or treatment of the stack with radiation without changing its state, and such a change in state is difficult to control.
  • the stack comprises several metallic functional layers
  • at least the first functional layer, closest to the substrate, and more preferably each functional layer is according to the preceding indication, with: on the one hand said coating underlying antireflection, located under and in contact with each functional layer which comprises, in the direction of said substrate:
  • a zinc-based oxide sublayer, ZnO which is located under and in contact with said functional layer, with a physical thickness of said zinc-based ZnO oxide sublayer which is between 0, 3 and 5.0 nm, or even between 0.3 and 2.9 nm, or even between 0.5 and 2.4 nm, or even between 1.0 and 3.0 nm, or even between 1.5 and 2.4 nm ; and
  • a titanium-based oxide dielectric sublayer, TiO x which is located under and in contact with said zinc-based oxide sublayer, ZnO, with a physical thickness of said dielectric sublayer d titanium oxide TiO x which is between 5.0 and 50.0 nm, or even between 5.0 and 40.0 nm, or even between 12.0 and 33.0 nm;
  • said overlying anti-reflective coating located above and in contact with each functional layer, which comprises, opposite said substrate: - an overcoat of zinc-based oxide, ZnO, with a physical thickness of said zinc-based oxide overcoat ZnO which is between 2.0 and 10.0 nm, or even between 2.0 and 8.0 nm, or even between 2.5 and 5.4 nm; and
  • a dielectric overlayer which is located on said zinc-based oxide overlayer ZnO, and preferably a dielectric nitride overlayer with silicon base, S13N4;
  • each oxide blocking layer at titanium base TiO x which is between 0.3 and 5.0 nm, or even between 0.3 and 2.9 nm, or even between 0.5 and 2.4 nm.
  • each antireflection coating located between two metallic functional layers has both an overlying antireflection part, with respect to the functional layer located below and at the same time an underlying antireflection part, for example. compared to the functional layer above.
  • Said metallic functional layer, or each metallic functional preferably has a physical thickness which is between 6.5 and 22.0 nm, or even between 9.0 and 16.0 nm, or even between 9.5 and 12.4 nm .
  • a metallic functional layer preferably comprises, for the most part, at least 50% in atomic percentage, at least one of the metals chosen from the list: Ag, Au, Cu, Pt; one, more, or each, metallic functional layer is preferably silver.
  • metal layer within the meaning of the present invention, it should be understood that the layer does not contain oxygen or nitrogen.
  • dielectric layer within the meaning of the present invention, it should be understood that from the point of view of its nature, the layer is “non-metallic”, that is to say that it comprises oxygen or nitrogen, or both. In the context of the invention, this term means that the material of this layer has an n / k ratio over the entire visible wavelength range (from 380 nm to 780 nm) equal to or greater than 5.
  • n denotes the real refractive index of the material at a given wavelength and the coefficient k represents the imaginary part of the refractive index at a given wavelength, or absorption coefficient; the ratio n / k being calculated at a given wavelength identical for n and for k.
  • the term “in contact” means that no layer is interposed between the two layers considered.
  • the term “based on” means that for the composition of this layer, the reactive elements oxygen or nitrogen, or both if they are both present, are not considered and the element is not reactive (eg silicon or zinc or titanium) which is indicated as constituting the base, is present at more than 85 atomic% of the total of the unreactive elements in the layer.
  • This expression thus includes what is commonly referred to in the technique under consideration as "doping, while the doping element, or each doping element, may be present in an amount of up to 10 atomic%, but without the total being dopant does not exceed 15 atomic% of the non-reactive elements.
  • This notion of “based on also covers a complete composition,” consisting of the reactive element or of the reactive elements, that is to say “en.
  • said underlying antireflection coating, located under said functional layer, and / or said overlying antireflection coating, located above said functional layer does not include any layer in the metallic state. Indeed, it is not desired that such a layer can react, and in particular oxidize, during the treatment.
  • said underlying antireflection coating, located under said functional layer, and / or said overlying antireflection coating, located above said functional layer does not include any absorbent layer;
  • absorbent layer within the meaning of the present invention, it should be understood that the layer is a material exhibiting an average k coefficient, over the entire visible wavelength range (from 380 nm to 780 nm), greater than 0, 5 and exhibiting an electrical resistivity in the bulk state (as known in the literature) which is greater than 10 5 Q.cm. In fact, it is not desirable for such a layer to be able to react, and in particular to oxidize, during the treatment.
  • said titanium-based oxide dielectric sublayer TiO x does not contain nitrogen. It can be in T1 ⁇ 2.
  • said underlying anti-reflection coating comprises a primary dielectric sublayer of silicon-based nitride S1 3 N 4 which is located under and in contact with said titanium-based oxide sublayer TiO x , with a physical thickness of said primary dielectric silicon-based nitride sublayer S13N4 which is between 5.0 and 50.0 nm , or even between 10.0 and 40.0 nm, or even between 15.0 and 20.0 nm.
  • said underlying antireflection coating comprises a primary dielectric sublayer of silicon-zirconium nitride Si x N y Zrz which is located under and in contact with said sublayer of titanium-based oxide.
  • TiO x with a physical thickness of said primary dielectric sub-layer of silicon-zirconium nitride Si x N y Zrz which is between 5.0 and 50.0 nm, or even between 10.0 and 40.0 nm , or even between 15.0 and 20.0 nm.
  • Said zinc-based oxide ZnO sub-layer and / or said zinc-based oxide ZnO overcoat preferably consists of zinc oxide ZnO doped with aluminum, that is to say that it does not contain any element other than Zn, Al and O.
  • said underlying antireflection coating located under said functional layer, further comprises a dielectric intermediate sub-layer located between said dielectric sub-layer of silicon-based nitride S1 3 N 4 and said face, this sub-layer.
  • -dielectric intermediate layer being oxidized (that is to say comprising oxygen) and preferably comprising: a titanium oxide TiO x or a mixed oxide of zinc and tin.
  • said overlying antireflection coating located above said functional layer, further comprises a dielectric intermediate overlayer located between said zinc-based oxide ZnO overlayer and said dielectric overlayer, this dielectric intermediate overlayer being oxidized and preferably comprising: a titanium oxide TiO x or a mixed oxide of zinc and tin.
  • Said dielectric overlayer which is located on said zinc-based oxide ZnO overlayer, and which is preferably a silicon-based nitride dielectric overlayer, S1 3 N 4 may have a thickness between 5.0 and 50.0 nm, or even between 10.0 and 45.0 nm, or even between 25.0 and 45.0 nm.
  • the present invention also relates to a multiple glazing comprising a material according to the invention, and at least one other substrate, the substrates being held together by a frame structure, said glazing forming a separation between an exterior space and an interior space, in which at least one interleaving gas layer is disposed between the two substrates.
  • Each substrate can be clear or colored.
  • At least one of the substrates, in particular, can be made of glass colored in the mass. The choice of the type of coloring will depend on the level of light transmission and / or the colorimetric appearance desired for the glazing once its manufacture is complete.
  • a glazing substrate in particular the substrate carrying the stack, can be bent and / or tempered after the stack has been deposited. It is preferable in a multiple glazing configuration that the stack is arranged so that it faces the side of the interleaving gas layer.
  • the glazing can also be a triple glazing consisting of three sheets of glass separated two by two by a gas layer.
  • the substrate carrying the stack may be on face 2 and / or on face 5, when it is considered that the incident direction of sunlight passes through the faces in increasing order of their number. .
  • the present invention also relates to a process for obtaining or manufacturing a material comprising a glass substrate coated on one face with a stack of thin layers with reflection properties in the infrared and / or in the infrared.
  • solar radiation comprising at least one metallic functional layer, in particular based on silver or a metal alloy containing silver and two anti-reflection coatings, said anti-reflection coatings each comprising at least one dielectric layer, said functional layer being arranged between the two anti-reflective coatings, said method comprising the following steps, in order:
  • the deposition on one face of said substrate of a stack of thin layers with reflection properties in the infrared and / or in solar radiation comprising at least one functional metallic layer, in particular based on silver or on a metallic alloy containing silver and at least two anti-reflective coatings, in order to form a material according to the invention, then
  • Said ZnO zinc-based oxide sublayer is preferably deposited from a ceramic target comprising ZnO and in an atmosphere containing no oxygen or comprising at most 10.0% oxygen.
  • FIG. 1 illustrates a structure of a functional monolayer stack according to the invention, the functional layer being deposited directly on an oxide sublayer based on zinc ZnO and directly under an oxide sublayer based on zinc ZnO , the stack being illustrated during processing using a radiation producing source;
  • FIG. 2 illustrates a structure of a functional bilayer stack according to the invention, each functional layer being deposited directly on an oxide sublayer based on zinc ZnO and directly under an oxide sublayer based on zinc ZnO. , the stack being illustrated during processing using a radiation producing source;
  • FIG. 3 illustrates double glazing incorporating a stack according to the invention
  • FIG. 4 illustrates a triple glazing incorporating two stacks according to the invention
  • FIG. 5 illustrates the resistance per square R, in ohms per square, of the stacks of a first series of examples, respectively before and after a laser treatment, as a function of the thickness of an oxide sublayer based on zinc ZnO 129;
  • FIG. 7 and FIG. 8 illustrate the solar factor of a second set of examples as a function of the thickness of a zinc oxide ZnO 129 sublayer after laser treatment
  • FIG. 9 illustrates the solar factor of a third series of examples as a function of the thickness of a zinc-based oxide sublayer ZnO 129 after laser treatment.
  • Figures 1 to 4 the proportions between the thicknesses of the different layers or the different elements are not strictly observed in order to facilitate their reading.
  • FIG. 1 illustrates a structure of a functional monolayer stack 14 according to the invention deposited on a face 29 of a transparent glass substrate 30, in which the single functional layer 140, in particular based on silver or an alloy metal containing silver, is disposed between two anti-reflective coatings, the underlying anti-reflective coating 120 located below the functional layer 140 towards the substrate 30 and the overlying anti-reflective coating 160 disposed above the functional layer 140 opposite the substrate 30.
  • These two antireflection coatings 120, 160 each comprise at least one dielectric layer 125, 127, 129; 161, 163, 165.
  • the antireflection coating 120 located under the functional layer 140 towards the substrate 30 comprises:
  • a zinc-based oxide sublayer, ZnO 129 which is located under and in contact with the functional layer 140, with a physical thickness of the zinc oxide-based sublayer ZnO 129 which is between 0.3 and 5.0 nm, or even between 0.3 and 2.9 nm, or even between 0.5 and 2.4 nm, or even between 1.0 and 3.0 nm, or even between 1.5 and 2, 4 nm; and
  • TiO x 127 which is located under and in contact with the zinc-based oxide sublayer, ZnO 129, with a physical thickness of the dielectric sublayer of titanium-based oxide TiO x 127 which is between 5.0 and 50.0 nm, or even between 5.0 and 40.0 nm, or even between 12.0 and 33.0 nm; it can be between 10.0 and 50.0 nm, or even between 10.0 and 40.0 nm, or even between 15.0 and 33.0 nm;
  • the antireflection coating 160 located above the functional layer 140 opposite the substrate 30 comprises: - a zinc-based oxide overlayer, ZnO 161, with a physical thickness of the overlayer of zinc-based oxide, ZnO 161 which is between 2.0 and
  • dielectric overlayer 165 which is located on the zinc-based oxide overlayer, ZnO 161 and, preferably a nitride-based dielectric overlayer silicon, S13N 4 ;
  • an overblocking layer of titanium-based oxide TiO x 150 which is located on and in contact with the functional layer 140 and under the overlying antireflection coating 160, with a physical thickness of the blocking layer of titanium-based oxide TiO x 150 which is between 0.3 and 5.0 nm, or even between 0.3 and 2.9 nm, or even between 0.5 and 2.4 nm.
  • FIG. 2 illustrates a structure of a functional bilayer stack 14 according to the invention deposited on a face 29 of a transparent glass substrate 30, in which the functional layers 140, 180, in particular based on silver or on metal alloy containing silver, are disposed between two antireflection coatings, the underlying antireflection coating 120 located below the functional layer 140 closest to the face 29 of the substrate 30, the intermediate antireflection coating 160 is located between the two functional layers and the overlying antireflection coating 200 disposed above the functional layer 180 furthest from the face 29 of the substrate 30.
  • These three antireflection coatings 120, 160, 200 each comprise at least one dielectric layer 125, 127 , 129; 161, 165, 167, 169; 201, 205.
  • FIG. 2 illustrates a structure of a functional bilayer stack 14 according to the invention deposited on a face 29 of a transparent glass substrate 30, in which the functional layers 140, 180, in particular based on silver or on metal alloy containing silver, are disposed between two antire
  • the anti-reflective coating located under and in contact with each functional layer 140, 180 comprises, in the direction of the substrate:
  • titanium-based oxide dielectric sublayer TiO x 127, 167, which is located under and in contact with the zinc-based oxide sublayer ZnO, respectively 129, 169, with a physical thickness of the titanium-based oxide sublayer TiO x which is between 5.0 and 50.0 nm, or even between 5.0 and 40.0 nm, or even between 12.0 and 33.0 nm; it can be between 10.0 and 50.0 nm, or even between 10.0 and 40.0 nm, or even between 15.0 and 33.0 nm; and
  • the anti-reflective coating located above and in contact with each functional layer comprises, opposite the substrate:
  • a zinc-based oxide overlayer ZnO 161, 201 with a physical thickness of the zinc-based oxide ZnO overlayer which is between 2.0 and 10.0 nm, or even between 2.0 and 8 , 0 nm, or even between 2.5 and 5.4 nm; and
  • dielectric overlayer 205 which is located on the zinc-based oxide overlayer ZnO 201, and preferably this dielectric overlayer is of silicon-based nitride, S13N4;
  • an overblocking layer of titanium-based oxide TiO x 150, 190 which is located on and in contact with each functional layer 140, 180 and under each overlying anti-reflective coating 160, 200, with a physical thickness of the titanium-based oxide blocking layer TiO x 150, 190 which is between 0.3 and 5.0 nm, or even between 0.3 and 2.9 nm, or even between 0.5 and 2.4 nm.
  • the functional layer 140 is located directly over the underlying anti-reflective coating 120 and indirectly under the overlying anti-reflective coating 160, 200: there is no sub-blocking coating located between the underlying anti-reflective coating 120 and the functional layer 140 but there is an overblocking coating located between the functional layer 140 and the antireflection coating 160, here comprising the TiO x 150 titanium-based oxide overblocking layer, 190. It is likewise preferably for the other functional layers which may be present: each is in direct contact with the antireflection coating located directly below and an overlocking layer is interposed between it and the antireflection coating located above.
  • the anti-reflective coating 160 located above the single metallic functional layer in Figure 1 may terminate by an end protective layer (not illustrated), called an “overcoat”, which is the layer of the stack which is the furthest from the face 29.
  • the anti-reflective coating 120 may include a primary dielectric sub-layer of silicon nitride S13N4 1 5 which is located under and in contact with the sub-layer of titanium-based oxide TiO x 127, with a physical thickness of the same.
  • primary dielectric sublayer of silicon-based nitride S13N4 125 which is between 5.0 and 50.0 nm, or even between 10.0 and 40.0 nm, or even between 15.0 and 20.0 nm
  • the antireflection coating 120 may include a primary dielectric sub-layer of silicon-zirconium nitride Si x N y Zrz 125 'which is located under and in contact with the titanium-based oxide sub-layer TiO x 127, with a physical thickness of the primary dielectric sub-layer of silicon-zirconium nitride Si x N y Zrz 125 'which is between 5.0 and 50.0 nm, or even between 10.0 and 40.0 nm, or even between 15.0 and 20.0 nm.
  • the antireflection coating 120 may moreover comprise a primary dielectric sub-layer of nitride which is over part of its thickness based on silicon-zirconium Si x N y Zrz and on another part of its thickness based on silicon S13N4.
  • Such a stack of thin layers can be used in a multiple glazing 100 providing a separation between an exterior space ES and an interior space IS; this glazing may have a structure:
  • this glazing is then made up of two substrates 10, 30 which are held together by a frame structure 90 and which are separated from each other by an intermediate gas layer 15 ; or - triple glazing, as illustrated in Figure 4: this glazing is then made up of three substrates 10, 20, 30, separated two by two by an intermediate gas layer 15, 25, the whole being held together by a frame structure 90.
  • the stack 14 of thin layers can be positioned on face 3 (on the innermost sheet of the building, considering the incident direction of the sunlight entering the building and on its face facing the strip. gas), that is to say on an inner face 29 of the substrate 30 in contact with the intermediate gas sheet 15, the other face 31 of the substrate 30 being in contact with the interior space IS.
  • one of the substrates has a laminated structure.
  • FIG. 4 there are two stacks of thin layers, preferably identical:
  • a stack 14 of thin layers is positioned on face 2 (on the outermost sheet of the building considering the incident direction of sunlight entering the building and on its face facing the gas layer), c 'that is to say on an interior face 11 of the substrate 10 in contact with the intermediate gas layer 15, the other face 9 of the substrate 10 being in contact with the exterior space ES;
  • TiO x 127 with a physical thickness of 10.0 nm, deposited from a titanium dioxide target in an atmosphere of 5% oxygen on the total of oxygen and argon and under a pressure of 2.10 3 mbar;
  • a zinc-based oxide sublayer, ZnO 129 of variable physical thickness, from 1.0 nm to 8.0 nm, deposited from a ceramic target consisting of 49 atomic% of zinc and 49 atomic% oxygen and doped with aluminum at 2%, in an argon atmosphere and under a pressure of 2.10 3 mbar;
  • an oxide overblocking layer based on titanium TiO x 150 which is located on and in contact with the functional layer 140, with a physical thickness of 1.0 nm, deposited from a titanium dioxide target in an atmosphere containing 5% oxygen on the total of oxygen and argon and under a pressure of 2.10 3 mbar;
  • a zinc-based oxide overcoat ZnO 161 with a physical thickness of 5.0 nm, deposited from a ceramic target consisting of 49 atomic% zinc and 49 atomic% oxygen and doped with l 2% aluminum, in an argon atmosphere and under a pressure of 2.10 3 mbar; a dielectric overlay 165 of silicon-based nitride S13N4, with a physical thickness of 30.0 nm, deposited from a silicon target doped with aluminum, 92% by weight of silicon and 8% by weight of silicon. weight of aluminum in an atmosphere at 45% nitrogen on the total nitrogen and argon and under a pressure of 2.10 3 mbar.
  • the resistance per square R of this stack as a function of the thickness of the zinc-based oxide sublayer ZnO 129 without any heat treatment is illustrated in FIG. 5.
  • the resistance per square of the stacks with the dielectric oxide sublayer based on titanium TiO x 127 and the very fine zinc-based oxide sublayer ZnO 129, between 0.3 and 5.0 nm, and preferably between 0.3 and 4.9 nm, or even between 0.3 and 3.9 nm was surprisingly good with laser treatment.
  • an oxide overblocking layer based on titanium TiO x 150 which is located on and in contact with the functional layer 140, with a physical thickness of 1.0 nm, deposited from a titanium dioxide target in an atmosphere containing 5% oxygen on the total of oxygen and argon and under a pressure of 2.10 3 mbar;
  • a dielectric overlayer 163 comprising titanium dioxide T1 ⁇ 2, with a physical thickness varying between approximately 10.2 nm and approximately 10.7 nm, deposited from a titanium dioxide target in an atmosphere containing 10% of oxygen on the total of oxygen and argon and under a pressure of 2.10 3 mbar; and a dielectric overlay 165 of silicon-based nitride S13N4, with a physical thickness varying between approximately 24.7 nm and approximately 25.1 nm, deposited from a silicon target doped with aluminum, at 92 % by weight of silicon and 8% by weight of aluminum in an atmosphere at 45% nitrogen on the total nitrogen and argon and under a pressure of 2.10 3 mbar.
  • the interior substrate 30 of this double glazing is coated on its interior face 29 facing the intermediate gas layer 15, with an insulating coating 14 consisting of the functional single-layer stack described above: the functional single-layer stack is thus in face called "face 3".
  • the table in figure 7 recapitulates the exact thickness of the layers 127, 129, 163 and 165, in nm, for the six examples of zinc-based oxide sublayer ZnO 129, with a physical thickness varying from 1 , 0 nm to 6.0 nm.
  • the last line of the table in FIG. 7, as well as in FIG. 8 illustrate the change on the y-axis of the solar factor, g, in percent, as a function of the thickness, ti29, in nanometers of this sub-layer of oxide at zinc base ZnO 129 on the abscissa, this solar factor being measured immediately after the laser treatment of the two substrates 10, 30, then their integration to form the double glazing.
  • the solar factor is thus improved when the zinc oxide ZnO 129 sublayer is between 0.3 and 5.0 nm.
  • the solar factor is increased here, in the double glazing configuration, by 1.0% by reducing the thickness of the zinc-based oxide sub-layer ZnO 129 from 6.0 nm to 1.0 nm.
  • the solar factor is particularly favorable for a thickness of ZnO 129 zinc-based oxide sublayer between 1.0 and 3.0 nm, or even between 1.5 and 2.4 nm.
  • a dielectric titanium-based oxide sublayer TiO x 127 with a physical thickness varying between approximately 32.2 nm and approximately 28.2 nm, deposited from a target in titanium dioxide in an atmosphere at 5% oxygen out of the total oxygen and argon and under a pressure of 2.10 3 mbar 4;
  • a zinc-based oxide sublayer ZnO 129 of variable physical thickness, from 1.0 nm to 6.0 nm, deposited from a ceramic target consisting of 49 atomic% zinc and 49 atomic% of oxygen and doped with 2% aluminum, in an argon atmosphere and under a pressure of 2.10 3 mbar; a functional metallic layer 140 based on silver, and even here precisely in silver, with a physical thickness of 10 nm, deposited from a metallic target in silver, in an argon atmosphere and under a pressure of 2.10 3 mbar;
  • a dielectric overlayer 163 comprising titanium dioxide T1 ⁇ 2, with a physical thickness varying between approximately 5.7 nm and approximately 5.0 nm, deposited from a target in titanium dioxide in an atmosphere containing 10% of oxygen out of the total of oxygen and argon and under a pressure of 2.10 3 mbar;
  • the two outer substrates 10, 30 of this triple glazing are each coated on its inner face 11, 29 facing the intermediate gas layer 15, 25, with an insulating coating 14, 26 consisting of the functional single-layer stack described. above: the functional monolayer stacks are thus on faces called "face 2 and" face 5).
  • the central substrate 20 of this triple glazing is not coated with any coating on any of these faces.
  • the table in Figure 9 summarizes the exact thickness of the layers 125,
  • the last line of the table in FIG. 9, as well as in FIG. 10, illustrate the change on the y-axis of the solar factor, g, in percent, as a function of the thickness, ti29, in nanometers of this sub-layer of oxide at zinc base ZnO 129 on the abscissa, this solar factor being measured immediately after the laser treatment of the two substrates 10, 30, then their integration to form the triple glazing.
  • the solar factor is thus improved when the zinc oxide ZnO 129 sublayer is between 0.3 and 5.0 nm.
  • the solar factor is increased here, in the triple glazing configuration, by 0.4% by decreasing the thickness of the zinc-based oxide sub-layer ZnO 129 from 6.0 nm to 1.0 nm.
  • the solar factor is particularly favorable for a sub-layer thickness of zinc-based oxide ZnO 129 between 1.0 and 3.0 nm, or even between 1.5 and 2.4 nm.
  • the present invention is described in the foregoing by way of example. It is understood that a person skilled in the art is able to produce different variants of the invention without, however, departing from the scope of the patent as defined by the claims.

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Abstract

L'invention concerne un matériau comprenant un substrat (30) revêtu sur une face (29) d'un empilement de couches minces (14) comportant au moins une couche fonctionnelle métallique (140) et comportant : - une sous-couche d'oxyde à base de zinc, ZnO (129) entre 0,3 et 5,0 nm; - une sous-couche diélectrique d'oxyde à base de titane, TiOx (127) qui est située sous et au contact de ladite sous-couche d'oxyde à base de zinc, ZnO (129), avec une épaisseur entre 5,0 et 50,0 nm; - couche de surblocage d'oxyde à base de titane TiOx (150) entre 0,3 et 5,0 nm; - une surcouche d'oxyde à base de zinc, ZnO (161) entre 2,0 et 10,0 nm; et - une surcouche diélectrique (165).

Description

DESCRIPTION
MATERIAU COMPORTANT UN EMPILEMENT A SOUS-COUCHE DIELECTRIQUE FINE D’OXIDE A BASE DE ZINC ET PROCEDE DE DEPOT DE CE MATERIAU
L’invention concerne un matériau comprenant un substrat verrier revêtu sur une face d’un empilement de couches minces à propriétés de réflexion dans l'infrarouge et/ou dans le rayonnement solaire comportant au moins une couche fonctionnelle métallique, en particulier à base d’argent ou d’alliage métallique contenant de l'argent et au moins deux revêtements antireflet, lesdits revêtements antireflet comportant chacun au moins une couche diélectrique, ladite couche fonctionnelle étant disposée entre les deux revêtements antireflet. Dans ce type d’empilement, l’unique, ou chaque, couche fonctionnelle métallique se trouve ainsi disposée entre deux revêtements antireflet comportant chacun en général plusieurs couches qui sont chacune en un matériau diélectrique du type nitrure, et notamment nitrure de silicium ou d’aluminium, ou oxyde. Du point de vu optique, le but de ces revêtements qui encadrent la ou chaque couche fonctionnelle métallique est « d’antirefléter >> cette couche fonctionnelle métallique.
Il est connu de la demande de brevet européen N° EP 718 250 une configuration antérieure dans laquelle d’une part une couche à base d’oxyde de zinc est située juste sous et au contact de la couche fonctionnelle métallique, en direction du substrat, puis une couche à base de nitrure de silicium sous et au contact cette couche à base d’oxyde de zinc et dans laquelle d’autre part une couche à base d’oxyde de zinc est située au-dessus, à l’opposé du substrat, puis une couche diélectrique, par exemple à base de nitrure de silicium, est située sur et au contact de cette couche à base d’oxyde de zinc. Ce document enseigne en particulier que le matériau comprenant cet empilement de couches minces et le substrat sur une face duquel il est situé peut subir un traitement thermique sollicitant, du type bombage, trempe ou recuit, qui conduit à une modification structurelle du substrat sans dégrader les propriétés optiques et thermiques de l’empilement. Il est connu par ailleurs de la demande internationale de brevet N° WO 2010/142926 d’appliquer un traitement par rayonnement après le dépôt d’un empilement comportant une couche fonctionnelle pour diminuer l’émissivité ou améliorer les propriétés optiques de cet empilement, en prévoyant en particulier une couche absorbante en couche terminale de l’empilement. L’utilisation d’une couche terminale absorbante permet d’accroître l’absorption du rayonnement par l’empilement et de diminuer la puissance nécessaire au traitement. Comme la couche terminale s’oxyde lors du traitement et devient transparente, les caractéristiques optiques de l’empilement après traitement sont intéressantes (une transmission lumineuse élevée peut notamment être obtenue).
A la différence du traitement thermique évoqué précédemment, ce traitement par rayonnement de l’empilement ne modifie pas structurellement le substrat.
L’invention repose sur la découverte d’une configuration particulière de couches encadrant une couche fonctionnelle métallique qui permet de diminuer la résistance par carré à épaisseur de couche fonctionnelle identique, voire de diminuer l’épaisseur de couche fonctionnelle pour obtenir des propriétés thermiques améliorées, et cela après un traitement thermique du matériau ou un traitement par rayonnement de l’empilement selon les techniques connues.
Un but de l’invention est ainsi de parvenir à mettre au point un nouveau type d’empilement de couches à une ou plusieurs couches fonctionnelles, empilement qui présente, après traitement thermique du matériau ou traitement de l’empilement par un rayonnement, une faible résistance par carré (et donc une faible émissivité), une transmission lumineuse élevée, ainsi qu’une homogénéité d’aspect, tant en transmission qu’en réflexion.
Dans la configuration particulière selon l’invention, il est proposé d’une part de disposer une couche très fine d’oxyde à base de zinc juste sous et au contact de la couche fonctionnelle métallique, en direction du substrat, puis de disposer, en direction du substrat, une couche d’oxyde à base de titane sous et au contact de cette couche très fine d’oxyde à base de zinc et d’autre part de disposer une couche fine d’oxyde à base de zinc juste au-dessus de la couche fonctionnelle métallique, à l’opposé du substrat, puis de disposer une couche diélectrique, par exemple de nitrure à base de silicium ou à base de silicium- zirconium, sur (au contact ou non) cette couche fine d’oxyde à base de zinc.
L’invention a ainsi pour objet, dans son acception la plus large, un matériau selon la revendication 1 . Ce matériau comprend un substrat verrier revêtu sur une face d’un empilement de couches minces à propriétés de réflexion dans l'infrarouge et/ou dans le rayonnement solaire comportant au moins une couche fonctionnelle métallique, en particulier à base d’argent ou d’alliage métallique contenant de l'argent et au moins deux revêtements antireflet, lesdits revêtements antireflet comportant chacun au moins une couche diélectrique, ladite couche fonctionnelle étant disposée entre les deux revêtements antireflet, ledit matériau étant remarquable :
- d’une part en ce que ledit revêtement antireflet sous-jacent, situé sous ladite couche fonctionnelle en direction dudit substrat, comporte : - une sous-couche d’oxyde à base de zinc, ZnO, qui est située sous et au contact de ladite couche fonctionnelle, avec une épaisseur physique de ladite sous-couche d’oxyde à base de zinc ZnO qui est comprise entre 0,3 et 5,0 nm, voire entre 0,3 et 2,9 nm, voire entre 0,5 et 2,4 nm, voire entre 1 ,0 et 3,0 nm, voire entre 1 ,5 et 2,4 nm ; et - une sous-couche diélectrique d’oxyde à base de titane, TiOx, qui est située sous et au contact de ladite sous-couche d’oxyde à base de zinc ZnO, avec une épaisseur physique de ladite sous-couche d’oxyde à base de titane TiOx qui est comprise entre 5,0 et 50,0 nm, voire entre 5,0 et 40,0 nm, voire entre 12,0 et 33,0 nm ; - d’autre part en ce que ledit revêtement antireflet sus-jacent, situé au-dessus ladite couche fonctionnelle à l’opposé dudit substrat, comporte :
- une surcouche d’oxyde à base de zinc, ZnO, avec une épaisseur physique de ladite surcouche d’oxyde à base de zinc ZnO qui est comprise entre 2,0 et 10,0 nm, voire entre 2,0 et 8,0 nm, voire entre 2,5 et 5,4 nm ; et - une surcouche diélectrique qui est située sur ladite surcouche d’oxyde à base de zinc ZnO, et de préférence une surcouche diélectrique de nitrure à base de silicium ,SÎ3N4 ;
- et en outre en ce que une couche de surblocage d’oxyde à base de titane TiOx est située sur et au contact de ladite couche fonctionnelle et sous ledit revêtement antireflet sus-jacent, avec une épaisseur physique de ladite couche de blocage d’oxyde à base de titane TiOx qui est comprise entre 0,3 et 5,0 nm, voire entre 0,3 et 2,9 nm, voire entre 0,5 et 2,4 nm.
Ladite sous-couche d’oxyde à base de zinc est la couche très fine évoquée précédemment : elle présente une épaisseur correspondant au minium à une couche mono-moléculaire de ZniOi et une épaisseur maximum de quelques nanomètres seulement. Dans cette couche, de préférence, l’oxyde de zinc n’est ni sous-stœchiométrique, ni sur-stœchiométrique, afin de présenter un coefficient d’absorption le plus bas possible dans le domaine du visible ; cela simplifie la fabrication et la maîtrise des effets du traitement thermique du matériau ou des effets du traitement de l’empilement par un rayonnement.
Ladite sous-couche d’oxyde à base de zinc, ZnO, qui est située sous et au contact de ladite couche fonctionnelle, peut en particulier présenter une épaisseur physique qui est comprise entre 0,3 et 4,9 nm, voire entre 0,3 et 3,9 nm, voire entre 0,3 et 2,9 nm ; elle peut par ailleurs présenter une épaisseur physique qui est comprise entre 1,0 et 4,9 nm, voire entre 1,0 et 3,9 nm, voire entre 1,0 et 2,9 nm.
Ladite sous-couche diélectrique d’oxyde à base de titane, TiOx, peut présenter une épaisseur physique qui est comprise entre 5,0 et 30,0 nm, voire entre 5,0 et 20,0 nm, voire entre 7,0 et 17,0 nm, ou encore 10,0 et 50,0 nm, voire entre 10,0 et 40,0 nm, voire entre 15,0 et 33,0 nm.
Ladite sous-couche diélectrique d’oxyde à base de titane, TiOx, peut en particulier ne comporter que les deux éléments : titane et oxygène ; cela simplifie la fabrication et la maîtrise des effets du traitement thermique du matériau ou des effets du traitement de l’empilement par un rayonnement.
Ladite couche de surblocage d’oxyde à base de titane TiOx peut en particulier présenter une épaisseur physique qui est comprise entre 0,3 et 4,9 nm, voire entre 0,3 et 3,9 nm, voire entre 0,3 et 2,9 nm ; elle peut par ailleurs présenter une épaisseur physique qui est comprise entre 1,0 et 4,9 nm, voire entre 1,0 et 3,9 nm, voire entre 1,0 et 2,9 nm.
Ladite couche de surblocage d’oxyde à base de titane TiOx peut en particulier ne comporter que les deux éléments : titane et oxygène ; cela simplifie la fabrication et la maîtrise des effets du traitement thermique du matériau ou des effets du traitement de l’empilement par un rayonnement. Ledit empilement peut comporter une seule couche fonctionnelle métallique ou peut comporter deux couches fonctionnelles métalliques, ou trois couches fonctionnelles métalliques, ou quatre couches fonctionnelles métalliques ; les couches fonctionnelles métalliques dont il s’agit ici sont des couches continues.
De préférence, ledit matériau ne comporte pas de couche fonctionnelle métallique discontinue ; en effet, une telle couche fonctionnelle métallique discontinue ne supporte pas un traitement thermique du matériau ou un traitement de l’empilement par un rayonnement sans modification de son état et une telle modification d’état est difficile à maîtriser.
De préférence, lorsque l’empilement comporte plusieurs couches fonctionnelles métalliques, au moins la première couche fonctionnelle, la plus proche du substrat, et de préférence encore chaque couche fonctionnelle, est selon l’indication précédente, avec : - d’une part ledit revêtement antireflet sous-jacent, situé sous et au contact de chaque couche fonctionnelle qui comporte, en direction dudit substrat :
- une sous-couche d’oxyde à base de zinc, ZnO, qui est située sous et au contact de ladite couche fonctionnelle, avec une épaisseur physique de ladite sous-couche d’oxyde à base de zinc ZnO qui est comprise entre 0,3 et 5,0 nm, voire entre 0,3 et 2,9 nm, voire entre 0,5 et 2,4 nm, voire entre 1,0 et 3,0 nm, voire entre 1,5 et 2,4 nm ; et
-- une sous-couche diélectrique d’oxyde à base de titane, TiOx qui est située sous et au contact de ladite sous-couche d’oxyde à base de zinc, ZnO, avec une épaisseur physique de ladite sous-couche diélectrique d’oxyde à base de titane TiOx qui est comprise entre 5,0 et 50,0 nm, voire entre 5,0 et 40,0 nm, voire entre 12,0 et 33,0 nm ;
- d’autre part ledit revêtement antireflet sus-jacent, situé au-dessus et au contact de chaque couche fonctionnelle, qui comporte à l’opposé dudit substrat : - une surcouche d’oxyde à base de zinc, ZnO, avec une épaisseur physique de ladite surcouche d’oxyde à base de zinc ZnO qui est comprise entre 2,0 et 10,0 nm, voire entre 2,0 et 8,0 nm, voire entre 2,5 et 5,4 nm ; et
- une surcouche diélectrique qui est située sur ladite surcouche d’oxyde à base de zinc ZnO, et de préférence une surcouche diélectrique de nitrure à base de silicium ,SÎ3N4 ;
- et en outre une couche de surblocage d’oxyde à base de titane TiOx qui est située sur et au contact de chaque couche fonctionnelle et sous chaque revêtement antireflet sus-jacent, avec une épaisseur physique de chaque couche de blocage d’oxyde à base de titane TiOx qui est comprise entre 0,3 et 5,0 nm, voire entre 0,3 et 2,9 nm, voire entre 0,5 et 2,4 nm.
Pour un empilement à plusieurs couches fonctionnelles métalliques, chaque revêtement antireflet situé entre deux couches fonctionnelles métalliques comporte à la fois une partie antireflet sus-jacent, par rapport à la couche fonctionnelle située en dessous et à la fois une partie antireflet sous- jacent, par rapport à la couche fonctionnelle située au-dessus.
Ladite couche fonctionnelle métallique, ou chaque fonctionnelle métallique, présente de préférence une épaisseur physique qui est comprise entre 6,5 et 22,0 nm, voire entre 9,0 et 16,0 nm, voire entre 9,5 et 12,4 nm. Une couche fonctionnelle métallique comporte, de préférence, majoritairement, à au moins 50 % en pourcentage atomique, au moins un des métaux choisi dans la liste : Ag, Au, Cu, Pt ; une, plusieurs, ou chaque, couche fonctionnelle métallique est de préférence en argent.
Par « couche métallique >> au sens de la présente invention, il faut comprendre que la couche ne comporte pas d’oxygène, ni d’azote.
Comme habituellement, par « couche diélectrique >> au sens de la présente invention, il faut comprendre que du point de vue de sa nature, la couche est « non métallique >>, c’est-à-dire qu’elle comporte de l’oxygène ou de l’azote, voire les deux. Dans le contexte de l’invention, ce terme signifie que le matériau de cette couche présente un rapport n/k sur toute la plage de longueur d’onde du visible (de 380 nm à 780 nm) égal ou supérieur à 5.
Il est rappelé que n désigne l’indice de réfraction réel du matériau à une longueur d’onde donnée et le coefficient k représente la partie imaginaire de l’indice de réfraction à une longueur d’onde donnée, ou coefficient d’absorption ; le rapport n/k étant calculé à une longueur d’onde donnée identique pour n et pour k.
Par « au contact >> on entend au sens de l’invention qu’aucune couche n’est interposée entre les deux couches considérées. Par « à base de on entend au sens de l’invention que pour la composition de cette couche, les éléments réactifs oxygène, ou azote, ou les deux s’ils sont présents tous les deux, ne sont pas considérés et l’élément non réactif (par exemple le silicium ou le zinc ou le titane) qui est indiqué comme constituant la base, est présent à plus de 85 % atomique du total des éléments non réactifs dans la couche. Cette expression inclut ainsi ce qu’il est courant de nommer dans la technique considérée du « dopage , alors que l’élément dopant, ou chaque élément dopant, peut être présent en quantité allant jusqu’à 10 % atomique, mais sans que le total de dopant ne dépasse 15 % atomique des éléments non-réactifs. Cette notion de « à base de vise aussi une composition complète, « constituée de l’élément réactif ou des éléments réactifs, c’est- à-dire « en .
Dans une variante particulière, ledit revêtement antireflet sous-jacent, situé sous ladite couche fonctionnelle, et/ou ledit revêtement antireflet sus- jacent, situé au-dessus ladite couche fonctionnelle, ne comporte aucune couche à l’état métallique. En effet, il n’est pas souhaité qu’une telle couche puisse réagir, et en particulier s’oxyder, lors du traitement.
Dans une variante particulière, ledit revêtement antireflet sous-jacent, situé sous ladite couche fonctionnelle, et/ou ledit revêtement antireflet sus- jacent, situé au-dessus ladite couche fonctionnelle, ne comporte aucune couche absorbante ; Par « couche absorbante au sens de la présente invention, il faut comprendre que la couche est un matériau présentant un coefficient k moyen, sur toute la plage de longueur d’onde du visible (de 380 nm à 780 nm), supérieur à 0,5 et présentant une résistivité électrique à l’état massif (telle que connue dans la littérature) qui est supérieure à 105 Q.cm. En effet, il n’est pas souhaité qu’une telle couche puisse réagir, et en particulier s’oxyder, lors du traitement.
Il est d’autant plus surprenant d’atteindre les propriétés visées par l’invention pour ces deux variantes précédentes car des propriétés similaires sont parfois obtenues dans l’art antérieur avec ces deux variantes précédentes.
De préférence, ladite sous-couche diélectrique d’oxyde à base de titane TiOx ne comporte pas d’azote. Elle peut être en T1Ό2.
De préférence, ledit revêtement anti reflet sous-jacent comporte une sous-couche diélectrique primaire de nitrure à base de silicium S13N4 qui est située sous et au contact de ladite sous-couche d’oxyde à base de titane TiOx, avec une épaisseur physique de ladite sous-couche diélectrique primaire de nitrure à base de silicium S13N4 qui est comprise entre 5,0 et 50,0 nm, voire entre 10,0 et 40,0 nm, voire entre 15,0 et 20,0 nm. De préférence par ailleurs, ledit revêtement antireflet sous-jacent comporte une sous-couche diélectrique primaire de nitrure à base de silicium- zirconium SixNyZrz qui est située sous et au contact de ladite sous-couche d’oxyde à base de titane TiOx, avec une épaisseur physique de ladite sous- couche diélectrique primaire de nitrure à base de silicium-zirconium SixNyZrz qui est comprise entre 5,0 et 50,0 nm, voire entre 10,0 et 40,0 nm, voire entre 15,0 et 20,0 nm.
Ladite sous-couche d’oxyde à base de zinc ZnO et/ou ladite surcouche d’oxyde à base de zinc ZnO est, de préférence, constituée d’oxyde de zinc ZnO dopé à l’aluminium, c’est-à-dire qu’elle ne comporte aucun autre élément que Zn, Al et O.
Dans une variante spécifique, ledit revêtement antireflet sous-jacent, situé sous ladite couche fonctionnelle, comporte en outre une sous-couche intermédiaire diélectrique située entre ladite sous-couche diélectrique de nitrure à base de silicium S13N4 et ladite face, cette sous-couche intermédiaire diélectrique étant oxydée (c’est-à-dire comportant de l’oxygène) et comprenant de préférence : un oxyde de titane TiOx ou un oxyde mixte de zinc et d’étain.
Dans une variante spécifique, ledit revêtement antireflet sus-jacent, situé au-dessus de ladite couche fonctionnelle, comporte en outre une surcouche intermédiaire diélectrique située entre ladite surcouche d’oxyde à base de zinc ZnO et ladite surcouche diélectrique, cette surcouche intermédiaire diélectrique étant oxydée et comprenant de préférence : un oxyde de titane TiOx ou un oxyde mixte de zinc et d’étain.
Ladite surcouche diélectrique qui est située sur ladite surcouche d’oxyde à base de zinc ZnO, et qui est de préférence une surcouche diélectrique de nitrure à base de silicium, S13N4 peut présenter une épaisseur comprise entre 5,0 et 50,0 nm, voire entre 10,0 et 45,0 nm, voire entre 25,0 et 45,0 nm.
La présente invention se rapporte par ailleurs à un vitrage multiple comportant un matériau selon l’invention, et au moins un autre substrat, les substrats étant maintenus ensemble par une structure de châssis, ledit vitrage réalisant une séparation entre un espace extérieur et un espace intérieur, dans lequel au moins une lame de gaz intercalaire est disposée entre les deux substrats. Chaque substrat peut être clair ou coloré. Un des substrats au moins notamment peut être en verre coloré dans la masse. Le choix du type de coloration va dépendre du niveau de transmission lumineuse et/ou de l’aspect colorimétrique recherchés pour le vitrage une fois sa fabrication achevée.
Un substrat du vitrage, notamment le substrat porteur de l’empilement peut être bombé et/ou trempé après le dépôt de l’empilement. Il est préférable dans une configuration de vitrage multiple que l’empilement soit disposé de manière à être tourné du côté de la lame de gaz intercalaire.
Le vitrage peut aussi être un triple vitrage constitué de trois feuilles de verre séparées deux par deux par une lame de gaz. Dans une structure en triple vitrage, le substrat porteur de l’empilement peut être en face 2 et/ou en face 5, lorsque l’on considère que le sens incident de la lumière solaire traverse les faces dans l’ordre croissant de leur numéro.
La présente invention se rapporte par ailleurs à un procédé d’obtention, ou de fabrication, d’un matériau comportant un substrat verrier revêtu sur une face d’un empilement de couches minces à propriétés de réflexion dans l'infrarouge et/ou dans le rayonnement solaire comportant au moins une couche fonctionnelle métallique, en particulier à base d’argent ou d’alliage métallique contenant de l'argent et deux revêtements anti reflet, lesdits revêtements antireflet comportant chacun au moins une couche diélectrique, ladite couche fonctionnelle étant disposée entre les deux revêtements antireflet, ledit procédé comprenant les étapes suivantes, dans l’ordre :
- le dépôt sur une face dudit substrat d’un empilement de couches minces à propriétés de réflexion dans l'infrarouge et/ou dans le rayonnement solaire comportant au moins une couche fonctionnelle métallique, en particulier à base d’argent ou d’alliage métallique contenant de l'argent et au moins deux revêtements antireflet, afin de former un matériau selon l’invention, puis
- le traitement dudit empilement de couches minces à l’aide d’une source produisant un rayonnement et notamment un rayonnement infrarouge, afin de traiter l’empilement de couches minces en tant que tel. Ledit traitement est, de préférence, opéré dans une atmosphère ne comprenant pas d’oxygène.
Ladite sous-couche d’oxyde à base de zinc ZnO est, de préférence, déposée à partir d’une cible céramique comprenant du ZnO et dans une atmosphère ne comportant pas d’oxygène ou comportant au plus 10,0 % d’oxygène.
Les détails et caractéristiques avantageuses de l’invention ressortent des exemples non limitatifs suivants, illustrés à l’aide des figures ci-jointes :
- [Fig. 1] illustre une structure d’un empilement monocouche fonctionnelle selon l’invention, la couche fonctionnelle étant déposée directement sur une sous-couche d’oxyde à base de zinc ZnO et directement sous une sous-couche d’oxyde à base de zinc ZnO, l’empilement étant illustré pendant le traitement à l’aide d’une source produisant un rayonnement ;
- [Fig. 2] illustre une structure d’un empilement bicouche fonctionnelle selon l’invention, chaque couche fonctionnelle étant déposée directement sur une sous-couche d’oxyde à base de zinc ZnO et directement sous une sous-couche d’oxyde à base de zinc ZnO, l’empilement étant illustré pendant le traitement à l’aide d’une source produisant un rayonnement ;
- [Fig. 3] illustre un double vitrage incorporant un empilement selon l’invention ;
- [Fig. 4] illustre un triple vitrage incorporant deux empilements selon l’invention ;
- [Fig. 5] et [Fig. 6] illustrent la résistance par carré R, en ohms par carré, des empilements d’une première série d’exemples, respectivement avant et après un traitement laser, en fonction de l’épaisseur d’une sous-couche d’oxyde à base de zinc ZnO 129 ;
- [Fig. 7] et [Fig. 8] illustrent le facteur solaire d’une seconde série d’exemples en fonction de l’épaisseur d’une sous-couche d’oxyde à base de zinc ZnO 129 après un traitement par laser ; et
- [Fig. 9] et [Fig. 10] illustrent le facteur solaire d’une troisième série d’exemples en fonction de l’épaisseur d’une sous-couche d’oxyde à base de zinc ZnO 129 après un traitement par laser. Dans les figures 1 à 4, les proportions entre les épaisseurs des différentes couches ou des différents éléments ne sont pas rigoureusement respectées afin de faciliter leur lecture. La figure 1 illustre une structure d’un empilement 14 monocouche fonctionnelle selon l’invention déposé sur une face 29 d’un substrat 30 verrier, transparent, dans laquelle la couche fonctionnelle 140 unique, en particulier à base d’argent ou d’alliage métallique contenant de l'argent, est disposée entre deux revêtements antireflet, le revêtement antireflet 120 sous-jacent situé en dessous de la couche fonctionnelle 140 en direction du substrat 30 et le revêtement antireflet 160 sus-jacent disposé au-dessus de la couche fonctionnelle 140 à l’opposé du substrat 30. Ces deux revêtements antireflet 120, 160, comportent chacun au moins une couche diélectrique 125, 127, 129 ; 161, 163, 165. En figure 1 : - d’une part le revêtement antireflet 120 situé sous la couche fonctionnelle 140 en direction du substrat 30 comporte :
- une sous-couche d’oxyde à base de zinc, ZnO 129 qui est située sous et au contact de la couche fonctionnelle 140, avec une épaisseur physique de la sous- couche à base d’oxyde de zinc ZnO 129 qui est comprise entre 0,3 et 5,0 nm, voire entre 0,3 et 2,9 nm, voire entre 0,5 et 2,4 nm, voire entre 1,0 et 3,0 nm, voire entre 1,5 et 2,4 nm ; et
- une sous-couche diélectrique d’oxyde à base de titane, TiOx 127 qui est située sous et au contact de la sous-couche d’oxyde à base de zinc, ZnO 129, avec une épaisseur physique de la sous-couche diélectrique d’oxyde à base de titane TiOx 127 qui est comprise entre 5,0 et 50,0 nm, voire entre 5,0 et 40,0 nm, voire entre 12,0 et 33,0 nm ; elle peut être comprise entre 10,0 et 50,0 nm, voire entre 10,0 et 40,0 nm, voire entre 15,0 et 33,0 nm ;
- et d’autre part le revêtement antireflet 160 situé au-dessus la couche fonctionnelle 140 à l’opposé du substrat 30 comporte : - une surcouche d’oxyde à base de zinc, ZnO 161, avec une épaisseur physique de la surcouche d’oxyde à base de zinc, ZnO 161 qui est comprise entre 2,0 et
10,0 nm, voire entre 2,0 et 8,0 nm, voire entre 2,5 et 5,4 nm ; et
- une surcouche diélectrique 165 qui est située sur la surcouche d’oxyde à base de zinc, ZnO 161 et, de préférence une surcouche diélectrique de nitrure à base de silicium, S13N4 ;
- avec en outre une couche de surblocage d’oxyde à base de titane TiOx 150 qui est située sur et au contact de la couche fonctionnelle 140 et sous le revêtement antireflet 160 sus-jacent, avec une épaisseur physique de la couche de blocage d’oxyde à base de titane TiOx 150 qui est comprise entre 0,3 et 5,0 nm, voire entre 0,3 et 2,9 nm, voire entre 0,5 et 2,4 nm.
La figure 2 illustre une structure d’un empilement 14 bicouche fonctionnelle selon l’invention déposé sur une face 29 d’un substrat 30 verrier, transparent, dans laquelle les couches fonctionnelles 140, 180, en particulier à base d’argent ou d’alliage métallique contenant de l'argent, sont disposée entre deux revêtements antireflet, le revêtement antireflet 120 sous-jacent situé en dessous de la couche fonctionnelle 140 la plus proche de la face 29 du substrat 30, le revêtement antireflet 160 intermédiaire est située entre les deux couches fonctionnelles et le revêtement antireflet 200 sus-jacent disposé au-dessus de la couche fonctionnelle 180 la plus éloignée de la face 29 du substrat 30. Ces trois revêtements antireflet 120, 160, 200 comportent chacun au moins une couche diélectrique 125, 127, 129 ; 161, 165, 167, 169 ; 201, 205. En figure 2 :
- d’une part le revêtement antireflet situé sous et au contact de chaque couche fonctionnelle 140, 180, comporte, en direction du substrat :
- une sous-couche d’oxyde à base de zinc ZnO, 129, 169, qui est située sous et au contact de la couche fonctionnelle, avec une épaisseur physique de la sous- couche à base d’oxyde de zinc ZnO qui est comprise entre 0,3 et 5,0 nm, voire entre 0,3 et 2,9 nm, voire entre 0,5 et 2,4 nm, voire entre 1,0 et 3,0 nm, voire entre 1,5 et 2,4 nm ;
- une sous-couche diélectrique d’oxyde à base de titane TiOx, 127, 167, qui est située sous et au contact de la sous-couche d’oxyde à base de zinc ZnO, respectivement 129, 169, avec une épaisseur physique de la sous-couche d’oxyde à base de titane TiOx qui est comprise entre 5,0 et 50,0 nm, voire entre 5,0 et 40,0 nm, voire entre 12,0 et 33,0 nm ; elle peut être comprise entre 10,0 et 50,0 nm, voire entre 10,0 et 40,0 nm, voire entre 15,0 et 33,0 nm ; et
- une sous-couche diélectrique primaire de nitrure à base de silicium S13N4 125, 165, qui est située sous et au contact de la sous-couche d’oxyde à base de titane TiOx, respectivement 127, 167, avec une épaisseur physique de la sous- couche diélectrique primaire de nitrure à base de silicium S13N4 qui est comprise entre 5,0 et 50,0 nm, voire entre 10,0 et 40,0 nm, voire entre 15,0 et 20,0 nm ;
- d’autre part le revêtement antireflet situé au-dessus et au contact de chaque couche fonctionnelle comporte à l’opposé du substrat :
- une surcouche d’oxyde à base de zinc ZnO 161, 201, avec une épaisseur physique de la surcouche d’oxyde à base de zinc ZnO qui est comprise entre 2,0 et 10,0 nm, voire entre 2,0 et 8,0 nm, voire entre 2,5 et 5,4 nm ; et
- une surcouche diélectrique 205, qui est située sur la surcouche d’oxyde à base de zinc ZnO 201, et de préférence cette surcouche diélectrique est de nitrure à base de silicium, S13N4 ;
- avec en outre une couche de surblocage d’oxyde à base de titane TiOx 150, 190 qui est située sur et au contact de chaque couche fonctionnelle 140, 180 et sous chaque revêtement antireflet 160, 200 sus-jacent, avec une épaisseur physique de la couche de blocage d’oxyde à base de titane TiOx 150, 190 qui est comprise entre 0,3 et 5,0 nm, voire entre 0,3 et 2,9 nm, voire entre 0,5 et 2,4 nm.
La couche fonctionnelle 140 est située directement sur le revêtement antireflet 120 sous-jacent et indirectement sous le revêtement antireflet 160, 200 sus-jacent : il n’y a pas de revêtement de sous-blocage situé entre le revêtement antireflet 120 sous-jacent et la couche fonctionnelle 140 mais il y a un de revêtement de sur-blocage située entre la couche fonctionnelle 140 et le revêtement antireflet 160, comprenant ici la couche de surblocage d’oxyde à base de titane TiOx 150, 190. Il en est de préférence de même pour les autres couches fonctionnelles éventuellement présentes : chacune est au contact direct du revêtement antireflet situé directement dessous et une couche de surblocage est interposée entre elle et le revêtement antireflet situé au-dessus. Le revêtement antireflet 160 situé au-dessus de l’unique couche fonctionnelle métallique en figure 1 (ou qui est situé au-dessus de la couche fonctionnelle métallique la plus éloignée du substrat lorsqu’il y en a plusieurs couches fonctionnelles métalliques) peut se terminer par une couche de protection terminale (non illustrée), appelée « overcoat en anglais, qui est la couche de l’empilement qui est la plus éloignée de la face 29. Le revêtement antireflet 120 peut comporter une sous-couche diélectrique primaire de nitrure à base de silicium S13N4 1 5 qui est située sous et au contact de la sous-couche d’oxyde à base de titane TiOx 127, avec une épaisseur physique de la sous-couche diélectrique primaire de nitrure à base de silicium S13N4 125 qui est comprise entre 5,0 et 50,0 nm, voire entre 10,0 et 40,0 nm, voire entre 15,0 et 20,0 nm
Le revêtement antireflet 120 peut comporter une sous-couche diélectrique primaire de nitrure à base de silicium-zirconium SixNyZrz 125’ qui est située sous et au contact de la sous-couche d’oxyde à base de titane TiOx 127, avec une épaisseur physique de la sous-couche diélectrique primaire de nitrure à base de silicium-zirconium SixNyZrz 125’ qui est comprise entre 5,0 et 50,0 nm, voire entre 10,0 et 40,0 nm, voire entre 15,0 et 20,0 nm.
Le revêtement antireflet 120 peut par ailleurs comporter une sous-couche diélectrique primaire de nitrure qui est sur une partie de son épaisseur à base de silicium-zirconium SixNyZrz et sur une autre partie de son épaisseur à base de silicium S13N4.
Un tel empilement de couches minces peut être utilisé dans un vitrage multiple 100 réalisant une séparation entre un espace extérieur ES et un espace intérieur IS ; ce vitrage peut présenter une structure :
- de double vitrage, comme illustré en figure 3 : ce vitrage est alors constitué de deux substrats 10, 30 qui sont maintenus ensemble par une structure de châssis 90 et qui sont séparés l’un de l’autre par une lame de gaz intercalaire 15 ; ou - de triple vitrage, comme illustré en figure 4 : ce vitrage est alors constitué de trois substrats 10, 20, 30, séparée deux par deux par une lame de gaz intermédiaire 15, 25, le tout étant maintenu ensemble par une structure de châssis 90.
Dans les figures 3 et 4, le sens incident de la lumière solaire entrant dans le bâtiment est illustré par la double flèche, à gauche.
En figure 3, l’empilement 14 de couches minces peut être positionné en face 3 (sur la feuille la plus à l’intérieur du bâtiment en considérant le sens incident de la lumière solaire entrant dans le bâtiment et sur sa face tournée vers la lame de gaz), c’est-à-dire sur une face intérieure 29 du substrat 30 en contact avec la lame de gaz intercalaire 15, l’autre face 31 du substrat 30 étant en contact avec l’espace intérieur IS.
Toutefois, il peut aussi être envisagé que dans cette structure de double vitrage, l’un des substrats présente une structure feuilletée. En figure 4, il y a deux empilements de couches minces, de préférence identiques :
- un empilement 14 de couches minces est positionné en face 2 (sur la feuille la plus à l’extérieur du bâtiment en considérant le sens incident de la lumière solaire entrant dans le bâtiment et sur sa face tournée vers la lame de gaz), c’est-à-dire sur une face intérieure 11 du substrat 10 en contact avec la lame de gaz intercalaire 15, l’autre face 9 du substrat 10 étant en contact avec l’espace extérieur ES ;
- et un empilement 26 de couches minces est positionné en face 5 (sur la feuille la plus à l’intérieur du bâtiment en considérant le sens incident de la lumière solaire entrant dans le bâtiment et sur sa face tournée vers la lame de gaz), c’est-à-dire sur une face intérieure 29 du substrat 30 en contact avec la lame de gaz intercalaire 25, l’autre face 31 du substrat 30 étant en contact avec l’espace intérieur IS. Une première série d’exemples a été réalisé sur la base de la structure d’empilement illustrée en figure 1 avec, en partant de la surface 29, uniquement les couches suivantes, dans cet ordre :
- une sous-couche diélectrique primaire de nitrure à base de silicium S13N4 125 d’une épaisseur physique de 10 nm, déposée à partir d’une cible en silicium dopé à l’aluminium, à 92 % en poids de silicium et 8 % en poids d’aluminium dans une atmosphère à 45 % d’azote sur le total d’azote et d’argon et sous une pression de 1 ,5.103 mbar ;
- une sous-couche diélectrique d’oxyde à base de titane, TiOx 127 d’une épaisseur physique de 10,0 nm, déposée à partir d’une cible en dioxyde de titane dans une atmosphère à 5 % d’oxygène sur le total d’oxygène et d’argon et sous une pression de 2.103 mbar ;
- une sous-couche d’oxyde à base de zinc, ZnO 129, d’une épaisseur physique variable, de 1 ,0 nm à 8,0 nm, déposée à partir d’une cible céramique constituée de 49 % atomique de zinc et 49 % atomique d’oxygène et dopée à l’aluminium à 2%, dans une atmosphère d’argon et sous une pression de 2.103 mbar ;
- une couche fonctionnelle métallique 140 à base d’argent, et plus précisément ici en argent, d’une épaisseur physique de 12,0 nm, déposée à partir d’une cible métallique en argent, dans une atmosphère d’argon et sous une pression de 2.103 mbar ;
- une couche de surblocage d’oxyde à base de titane TiOx 150 qui est située sur et au contact de la couche fonctionnelle 140, d’une épaisseur physique de 1 ,0 nm, déposée à partir d’une cible en dioxyde de titane dans une atmosphère à 5 % d’oxygène sur le total d’oxygène et d’argon et sous une pression de 2.10 3 mbar ;
- une surcouche d’oxyde à base de zinc ZnO 161 , d’une épaisseur physique de 5,0 nm, déposée à partir d’une cible céramique constituée de 49 % atomique de zinc et 49 % atomique d’oxygène et dopée à l’aluminium à 2 %, dans une atmosphère d’argon et sous une pression de 2.103 mbar ; - une surcouche diélectrique 165 de nitrure à base de silicium S13N4, d’une épaisseur physique de 30,0 nm, déposée à partir d’une cible en silicium dopé à l’aluminium, à 92% en poids de silicium et 8 % en poids d’aluminium dans une atmosphère à 45 % d’azote sur le total d’azote et d’argon et sous une pression de 2.103 mbar. La résistance par carré R de cet empilement en fonction de l’épaisseur de la sous-couche d’oxyde à base de zinc ZnO 129 sans aucun traitement thermique est illustrée en figure 5.
Ces exemples de la première série ont ensuite subi un traitement de laser consistant ici en un défilement du substrat 30 à une vitesse de 4 m/min sous une ligne laser 20 de 0,08 mm de large, 11,6 mm de long et de puissance totale de 433 W avec la ligne laser orientée perpendiculairement à la face 29 et en direction de l’empilement 14, c’est-à-dire en disposant la ligne laser au-dessus de l’empilement, comme visible en figure 1 (la flèche noire droite illustrant l’orientation de la lumière émise). La résistance par carré R de ces empilements après ce traitement est illustrée en figure 6.
Il a ainsi été constaté que la résistance par carré des empilements avec la sous-couche diélectrique d’oxyde à base de titane TiOx 127 et la sous-couche d’oxyde à base de zinc ZnO 129 très fine, entre 0,3 et 5,0 nm, et de préférence entre 0,3 et 4,9 nm, voire entre 0,3 et 3,9 nm était étonnamment bonne avec un traitement laser.
Une telle situation permet dans une première approche d’augmenter le facteur solaire à épaisseur de couche fonctionnelle constante, voire dans une seconde approche de diminuer l’épaisseur de la couche fonctionnelle pour augmenter encore plus le facteur solaire sans modifier la résistance par carrée précédemment obtenue.
Pour confirmer cet effet, une seconde série d’exemples a été réalisée sur la base de la structure d’empilement illustrée en figure 1 avec, en partant de la surface 29, uniquement les couches suivantes, dans cet ordre :
- une sous-couche diélectrique d’oxyde à base de titane TiOx 127 d’une épaisseur physique variant entre environ 26,5 nm et environ 21 ,6 nm, déposée à partir d’une cible en dioxyde de titane dans une atmosphère à 5 % d’oxygène sur le total d’oxygène et d’argon et sous une pression de 2.103 mbar; - une sous-couche d’oxyde à base de zinc ZnO 129, d’une épaisseur physique variable, de 1 ,0 nm à 6,0 nm, déposée à partir d’une cible céramique constituée de 49 % atomique de zinc et 49 % atomique d’oxygène et dopée à l’aluminium à 2 %, dans une atmosphère d’argon et sous une pression de 2.103 mbar ;
- une couche fonctionnelle métallique 140 à base d’argent, et même précisément ici en argent, d’une épaisseur physique de 15 nm, déposée à partir d’une cible métallique en argent, dans une atmosphère d’argon et sous une pression de 2.103 mbar ;
- une couche de surblocage d’oxyde à base de titane TiOx 150 qui est située sur et au contact de la couche fonctionnelle 140, d’une épaisseur physique de 1 ,0 nm, déposée à partir d’une cible en dioxyde de titane dans une atmosphère à 5 % d’oxygène sur le total d’oxygène et d’argon et sous une pression de 2.10 3 mbar ;
- une surcouche à base d’oxyde de zinc ZnO 161, d’une épaisseur physique de 5 nm, déposée à partir d’une cible céramique constituée de 49 % atomique de zinc et 49 % atomique d’oxygène et dopée à l’aluminium à 2 %, dans une atmosphère d’argon et sous une pression de 2.103 mbar ;
- une surcouche diélectrique 163 comprenant du dioxyde de titane T1Ό2, d’une épaisseur physique variant entre environ 10,2 nm et environ 10,7 nm, déposée à partir d’une cible en dioxyde de titane dans une atmosphère à 10 % d’oxygène sur le total d’oxygène et d’argon et sous une pression de 2.103 mbar ; et - une surcouche diélectrique 165 de nitrure à base de silicium S13N4, d’une épaisseur physique variant entre environ 24,7 nm et environ 25,1 nm, déposée à partir d’une cible en silicium dopé à l’aluminium, à 92% en poids de silicium et 8 % en poids d’aluminium dans une atmosphère à 45 % d’azote sur le total d’azote et d’argon et sous une pression de 2.103 mbar.
Tous ces exemples de la seconde série ont fait l’objet du même traitement par laser que précédemment, puis ont été montés en double vitrage dans une structure du type de celle illustrée en figure 3. Il s’agit pour ces exemples d’une configuration : 4-16 (Ar 90%)-4-16, c’est-à-dire qu’elle est constituée de deux feuilles de verre transparent de 4 mm, réalisant chacune un substrat 10, 30, séparés par une lame de gaz intermédiaire 15 à 90 % d’argon et 10 % d’air d’une épaisseur de 16 mm, le tout étant maintenus ensemble par une structure de châssis 90.
Le substrat 30 intérieur de ce double vitrage est revêtus sur sa face intérieure 29 tournée vers la lame de gaz intermédiaire 15, d’un revêtement isolant 14 constitué de l’empilement monocouche fonctionnelle décrit ci- avant : l’empilement monocouche fonctionnelle est ainsi en face dite « face 3 ».
Le tableau de la figure 7 récapitule l’épaisseur exacte des couches 127, 129, 163 et 165, en nm, pour les six exemples de sous-couche d’oxyde à base de zinc ZnO 129, d’une épaisseur physique variant de 1 ,0 nm à 6,0 nm.
La dernière ligne du tableau de la figure 7, ainsi que la figure 8 illustrent l’évolution en ordonnée du facteur solaire, g, en pourcent, en fonction de l’épaisseur, ti29, en nanomètres de cette sous-couche d’oxyde à base de zinc ZnO 129 en abscisse, ce facteur solaire étant mesuré immédiatement après le traitement laser des deux substrats 10, 30, puis leur intégration pour former le double vitrage. Le facteur solaire est ainsi amélioré lorsque la sous-couche d’oxyde à base de zinc ZnO 129 est entre 0,3 et 5,0 nm. Le facteur solaire est augmenté ici, en configuration de double vitrage, de 1 ,0 % en diminuant l’épaisseur de la sous-couche d’oxyde à base de zinc ZnO 129 de 6,0 nm à 1 ,0 nm. Le facteur solaire est particulièrement favorable pour une épaisseur de sous-couche d’oxyde à base de zinc ZnO 129 entre 1,0 et 3,0 nm, voire entre 1,5 et 2,4 nm.
Une troisième série d’exemples a ensuite été réalisée sur la base de la structure d’empilement illustrée en figure 1 avec, en partant de la surface 29, uniquement les couches suivantes, dans cet ordre :
- une sous-couche diélectrique d’oxyde à base de titane TiOx 127 d’une épaisseur physique variant entre environ 32,2 nm et environ 28,2 nm, déposée à partir d’une cible en dioxyde de titane dans une atmosphère à 5 % d’oxygène sur le total d’oxygène et d’argon et sous une pression de 2.103 mbar 4 ;
- une sous-couche d’oxyde à base de zinc ZnO 129, d’une épaisseur physique variable, de 1 ,0 nm à 6,0 nm, déposée à partir d’une cible céramique constituée de 49 % atomique de zinc et 49 % atomique d’oxygène et dopée à l’aluminium à 2 % , dans une atmosphère d’argon et sous une pression de 2.103 mbar ; - une couche fonctionnelle métallique 140 à base d’argent, et même précisément ici en argent, d’une épaisseur physique de 10 nm, déposée à partir d’une cible métallique en argent, dans une atmosphère d’argon et sous une pression de 2.103 mbar ;
- une couche de surblocage d’oxyde à base de titane TiOx 150 qui est située sur et au contact de la couche fonctionnelle 140, d’une épaisseur physique de
1,0 nm, déposée à partir d’une cible en dioxyde de titane dans une atmosphère à 5 % d’oxygène sur le total d’oxygène et d’argon et sous une pression de 2.10 3 mbar ;
- une surcouche à base d’oxyde de zinc ZnO 161, d’une épaisseur physique de 5 nm, déposée à partir d’une cible céramique constituée de 49 % atomique de zinc et 49 % atomique d’oxygène et dopée à l’aluminium à 2 %, dans une atmosphère d’argon et sous une pression de 2.103 mbar ;
- une surcouche diélectrique 163 comprenant du dioxyde de titane T1Ό2, d’une épaisseur physique variant entre environ 5,7 nm et environ 5,0 nm, déposée à partir d’une cible en dioxyde de titane dans une atmosphère à 10 % d’oxygène sur le total d’oxygène et d’argon et sous une pression de 2.103 mbar ; et
- une surcouche diélectrique 165 de nitrure à base de silicium S13N4, d’une épaisseur physique variant entre environ 34,9 nm et environ 32,8 nm, déposée à partir d’une cible en silicium dopé à l’aluminium, à 92% en poids de silicium et 8 % en poids d’aluminium dans une atmosphère à 45 % d’azote sur le total d’azote et d’argon et sous une pression de 2.103 mbar.
Tous ces exemples de la troisième série ont fait l’objet du même traitement par laser que précédemment, puis ont été montés en triple vitrage dans une structure du type de celle illustrée en figure 4. Il s’agit pour ces exemples d’une configuration : 4-16 (Ar 90%)-4-16 (Ar 90%)-4, c’est-à-dire qu’elle est constituée de trois feuilles de verre transparent de 4 mm, réalisant chacune un substrat 10, 20, 30, séparées deux par deux par une lame de gaz intermédiaire 15, 25 à 90 % d’argon et 10 % d’air d’une épaisseur chacune de 16 mm, le tout étant maintenus ensemble par une structure de châssis 90.
Les deux substrats 10, 30 extérieurs de ce triple vitrage sont revêtus, chacun, sur sa face intérieure 11 , 29 tournée vers la lame de gaz intermédiaire 15, 25, d’un revêtement isolant 14, 26 constitué de l’empilement monocouche fonctionnelle décrit ci-avant : les empilements monocouche fonctionnelle sont ainsi en faces dites « face 2 et « face 5 ).
Le substrat 20 central de ce triple vitrage, celui dont les deux faces 19, 21 sont en contact respectivement avec les lames de gaz intermédiaire 15 et 25, n’est revêtu d’aucun revêtement sur aucune de ces faces. Le tableau de la figure 9 récapitule l’épaisseur exacte des couches 125,
127, 129, 163 et 165, en nm, pour les six exemples de sous-couche d’oxyde à base de zinc ZnO 129, d’une épaisseur physique variant de 1 ,0 nm à 6,0 nm.
La dernière ligne du tableau de la figure 9, ainsi que la figure 10 illustrent l’évolution en ordonnée du facteur solaire, g, en pourcent, en fonction de l’épaisseur, ti29, en nanomètres de cette sous-couche d’oxyde à base de zinc ZnO 129 en abscisse, ce facteur solaire étant mesuré immédiatement après le traitement laser des deux substrats 10, 30, puis leur intégration pour former le triple vitrage. Le facteur solaire est ainsi amélioré lorsque la sous-couche d’oxyde à base de zinc ZnO 129 est entre 0,3 et 5,0 nm. Le facteur solaire est augmenté ici, en configuration de triple vitrage, de 0,4 % en diminuant l’épaisseur de la sous-couche d’oxyde à base de zinc ZnO 129 de 6,0 nm à 1 ,0 nm. Le facteur solaire est particulièrement favorable pour une épaisseur de sous-couche d’oxyde à base de zinc ZnO 129 entre 1 ,0 et 3,0 nm, voire entre 1 ,5 et 2,4 nm. La présente invention est décrite dans ce qui précède à titre d’exemple. Il est entendu que l’homme du métier est à même de réaliser différentes variantes de l’invention sans pour autant sortir du cadre du brevet tel que défini par les revendications.

Claims

REVENDICATIONS
1. Matériau comprenant un substrat (30) verrier revêtu sur une face (29) d’un empilement de couches minces (14) à propriétés de réflexion dans l'infrarouge et/ou dans le rayonnement solaire comportant au moins une couche fonctionnelle métallique (140), en particulier à base d’argent ou d’alliage métallique contenant de l'argent et au moins deux revêtements antireflet (120, 160), lesdits revêtements antireflet comportant chacun au moins une couche diélectrique (127, 165), ladite couche fonctionnelle (140) étant disposée entre les deux revêtements antireflet (120, 160), caractérisé en ce que ledit revêtement antireflet (120) sous-jacent, situé sous ladite couche fonctionnelle (140) en direction dudit substrat (30), comporte :
- une sous-couche d’oxyde à base de zinc, ZnO (129) qui est située sous et au contact de ladite couche fonctionnelle (140), avec une épaisseur physique de ladite sous-couche à base d’oxyde de zinc ZnO (129) qui est comprise entre 0,3 et 5,0 nm, voire entre 0,3 et 2,9 nm, voire entre 0,5 et 2,4 nm ; et
- une sous-couche diélectrique d’oxyde à base de titane, TiOx (127) qui est située sous et au contact de ladite sous-couche d’oxyde à base de zinc, ZnO (129), avec une épaisseur physique de ladite sous-couche diélectrique d’oxyde à base de titane TiOx (127) qui est comprise entre 5,0 et 50,0 nm, voire entre 5,0 et 40,0 nm, voire entre 12,0 et 33,0 nm ; en ce que ledit revêtement antireflet (160) sus-jacent, situé au-dessus ladite couche fonctionnelle (140) à l’opposé dudit substrat (30), comporte :
- une surcouche d’oxyde à base de zinc, ZnO (161 ), avec une épaisseur physique de ladite surcouche d’oxyde à base de zinc, ZnO (161) qui est comprise entre 2,0 et 10,0 nm, voire entre 2,0 et 8,0 nm, voire entre 2,5 et 5,4 nm ; et
- une surcouche diélectrique (165) qui est située sur de ladite surcouche d’oxyde à base de zinc, ZnO (161 ) et, de préférence une surcouche diélectrique de nitrure à base de silicium, S13N4 ; et en ce qu'une couche de surblocage d’oxyde à base de titane TiOx (150) est située sur et au contact de ladite couche fonctionnelle (140) et sous ledit revêtement antireflet (160) sus-jacent, avec une épaisseur physique de ladite couche de blocage d’oxyde à base de titane TiOx (150) qui est comprise entre 0,3 et 5,0 nm, voire entre 0,3 et 2,9 nm, voire entre 0,5 et 2,4 nm.
2. Matériau selon la revendication 1, dans lequel ladite couche fonctionnelle métallique (140), ou chaque fonctionnelle métallique, présente une épaisseur physique qui est comprise entre 6,5 et 22,0 nm, voire entre 9,0 et 16,0 nm, voire entre 9,5 et 12,4 nm.
3. Matériau selon la revendication 1 ou 2, dans lequel ledit revêtement antireflet (120) sous-jacent, situé sous ladite couche fonctionnelle métallique (140), et/ou ledit revêtement antireflet (160) sus-jacent, situé au- dessus ladite couche fonctionnelle métallique (140), ne comporte aucune couche à l’état métallique.
4. Matériau selon une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel ledit revêtement anti reflet (120) sous-jacent comporte une sous-couche diélectrique primaire de nitrure à base de silicium S13N4 (125) qui est située sous et au contact de ladite sous-couche d’oxyde à base de titane TiOx (127), avec une épaisseur physique de ladite sous-couche diélectrique primaire de nitrure à base de silicium S13N4 (125) qui est comprise entre 5,0 et 50,0 nm, voire entre 10,0 et 40,0 nm, voire entre 15,0 et 20,0 nm.
5. Matériau selon une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel ledit revêtement anti reflet (120) sous-jacent comporte une sous-couche diélectrique primaire de nitrure à base de silicium-zirconium SixNyZrz (125’) qui est située sous et au contact de ladite sous-couche d’oxyde à base de titane TiOx (127), avec une épaisseur physique de ladite sous-couche diélectrique primaire de nitrure à base de silicium-zirconium SixNyZrz (125’) qui est comprise entre 5,0 et 50,0 nm, voire entre 10,0 et 40,0 nm, voire entre 15,0 et 20,0 nm.
6. Matériau selon une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel ladite sous-couche d’oxyde à base de zinc, ZnO (129) et/ou ladite surcouche d’oxyde à base de zinc, ZnO (161 ) est constituée d’oxyde de zinc ZnO dopé à l’aluminium.
7. Matériau selon une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel ledit revêtement antireflet (160) sus-jacent, situé au-dessus de ladite couche fonctionnelle (140), comporte en outre une surcouche intermédiaire diélectrique (163) située entre ladite surcouche d’oxyde à base de zinc, ZnO (161 ) et ladite surcouche diélectrique (165), cette surcouche intermédiaire diélectrique (163) étant oxydée et comprenant de préférence : un oxyde de titane TiOx ou un oxyde mixte de zinc et d’étain.
8. Vitrage multiple comportant un matériau selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, et au moins un autre substrat (10), les substrats (10, 30) étant maintenus ensemble par une structure de châssis (90), ledit vitrage réalisant une séparation entre un espace extérieur (ES) et un espace intérieur (IS), dans lequel au moins une lame de gaz intercalaire (15) est disposée entre les deux substrats.
9. Procédé d’obtention d’un matériau comportant un substrat (30) verrier revêtu sur une face (29) d’un empilement de couches minces (14) à propriétés de réflexion dans l'infrarouge et/ou dans le rayonnement solaire comportant au moins une couche fonctionnelle métallique (140), en particulier à base d’argent ou d’alliage métallique contenant de l'argent et deux revêtements anti reflet (120, 160), lesdits revêtements antireflet comportant chacun au moins une couche diélectrique (127, 165), ladite couche fonctionnelle (140) étant disposée entre les deux revêtements antireflet (120, 160), ledit procédé comprenant les étapes suivantes, dans l’ordre :
- le dépôt sur une face (29) dudit substrat (30) d’un empilement de couches minces (14) à propriétés de réflexion dans l'infrarouge et/ou dans le rayonnement solaire comportant au moins une couche fonctionnelle métallique (140), en particulier à base d’argent ou d’alliage métallique contenant de l'argent et au moins deux revêtements antireflet (120, 160), afin de former un matériau selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, puis
- le traitement dudit empilement de couches minces (14) à l’aide d’une source produisant un rayonnement et notamment un rayonnement infrarouge.
10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel ledit traitement est opéré dans une atmosphère ne comprenant pas d’oxygène.
11. Procédé selon la revendication 9 ou 10, dans lequel ladite sous- couche d’oxyde à base de zinc, ZnO (129) est déposée à partir d’une cible céramique comprenant du ZnO et dans une atmosphère ne comportant pas d’oxygène ou comportant au plus 10,0 % d’oxygène.
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