FI123883B - Target material, coating and coated object - Google Patents

Target material, coating and coated object Download PDF

Info

Publication number
FI123883B
FI123883B FI20115912A FI20115912A FI123883B FI 123883 B FI123883 B FI 123883B FI 20115912 A FI20115912 A FI 20115912A FI 20115912 A FI20115912 A FI 20115912A FI 123883 B FI123883 B FI 123883B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
coating
dopant
carbon nitride
boron
coated article
Prior art date
Application number
FI20115912A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI20115912A (en
FI20115912A0 (en
Inventor
Vesa Myllymaeki
Jukka Haeyrynen
Mika Kauppinen
Original Assignee
Picodeon Ltd Oy
Carbodeon Ltd Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Picodeon Ltd Oy, Carbodeon Ltd Oy filed Critical Picodeon Ltd Oy
Priority to FI20115912A priority Critical patent/FI123883B/en
Publication of FI20115912A0 publication Critical patent/FI20115912A0/en
Priority to PCT/FI2012/050897 priority patent/WO2013038067A1/en
Priority to EP12769695.3A priority patent/EP2773790A1/en
Priority to JP2014530287A priority patent/JP2014531514A/en
Priority to CN201280056594.7A priority patent/CN104204271A/en
Priority to KR1020147010172A priority patent/KR20140066762A/en
Publication of FI20115912A publication Critical patent/FI20115912A/en
Application granted granted Critical
Publication of FI123883B publication Critical patent/FI123883B/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/0641Nitrides
    • C23C14/0658Carbon nitride
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/24Vacuum evaporation
    • C23C14/28Vacuum evaporation by wave energy or particle radiation

Abstract

A coating material is used for coating a substrate by means of laser ablation. The coating material contains graphitic carbon nitride and a dopant in order to alter the properties of the coating produced as compared to a coating of pure carbon nitride.

Description

Kohtiomateriaali, pinnoite ja pinnoitettu esine - Mälmaterial, beläggning, och ett belagt föremälTarget material, coating and coated object - Mälmaterial, beläggning, och ett belagt föremäl

TEKNIIKAN ALAENGINEERING

Keksintö koskee yleisesti pinnoitteita ja pinnoitteiden tekemiseen käytettäviä 5 kohtiomateriaaleja, joilla kappaleen pinnalle saadaan halutut ominaisuudet. Erityisesti keksintö koskee seostetun hiilinitridin käyttöä laserablatoinnin pin-noitemateriaalina ja tällaisesta materiaalista laserablatoimalla valmistettua pinnoitetta sekä sillä pinnoitettua esinettä.The invention relates generally to coatings and to target materials for making coatings which provide the desired surface properties of the article. In particular, the invention relates to the use of doped carbon nitride as a coating material for laser ablation and to a coating made from such material by laser ablation and to an article coated therewith.

KEKSINNÖN TAUSTAABACKGROUND OF THE INVENTION

10 Esineiden ulkonäkö- ja teknisiin ominaisuuksiin on tavallista vaikuttaa pinnoittamalla. Teknisissä sovelluksissa pinnoitteen kiinnostavia ominaisuuksia ovat mm. paksuus, läpinäkyvyys tai läpikuultavuus, väri, fluoresenssi, kovuus, tasa-aineisuus, pinnankarkeus, yhteensopivuus erilaisten alustamateriaalien kanssa, adheesio alustamateriaaliin, diffuusionesto-ominaisuudet, kemialliset ja tri-15 bologiset ominaisuudet, bioyhteensopivuus, sähkön-ja lämmönjohtavuus sekä soveltuvuus pinnoitteen valmistamiseen erilaisissa prosesseissa. Tyypillisiä pinnoitusprosesseja ovat esimerkiksi tyhjöhöyrystys, anodisointi, sputterointi, CVD (chemical vapour deposition), ALD (atomic layer deposition), MBE (molecular beam epitaxy) sekä laserablatointi. Viimeksi mainitussa suuritehoiset, ää-20 rimmäisen lyhyet laserpulssit osuvat kohtioon ja ablatoivat siitä plasmamuo-toista pinnoitemateriaalia, joka osuu pinnoitettavaan alustaan ja muodostaa näin halutun pinnoitteen.10 The appearance and technical properties of objects are usually influenced by coating. In technical applications, interesting properties of the coating are e.g. thickness, transparency or translucency, color, fluorescence, hardness, homogeneity, surface roughness, compatibility with various substrates, adhesion to substrates, anti-diffusion properties, chemical and tri-biological properties, biocompatibility, electrical and thermal properties . Typical coating processes include, for example, vacuum evaporation, anodization, sputtering, chemical vapor deposition (CVD), atomic layer deposition (ALD), Molecular beam epitaxy (MBE), and laser blocking. In the latter, high power ultrasound ultra-short laser pulses hit the target and ablate therefrom a plasma-shaped coating material which hits the substrate to be coated to form the desired coating.

Eräs tunnettu pinnoitemateriaali on grafiittinen hiilinitridi C3N4+xHy, jota tämän ^ tekstin kirjoittamisen aikaan toimittaa esimerkiksi Carbodeon Ltd Oy, Helsinki, ™ 25 Finland, rekisteröidyllä tavaramerkillä Nicanite®. Sillä on lukuisia edullisia omi- 00 9 naisuuksia, kuten kovuus, erinomainen kulutuksen kesto tribologisissa sovelsi luksissa, kemiallinen inerttisyys, hyvä saanto, mahdollisuus pinnoitteen ja pinni noitusprosessin tarkkaan säätämiseen, raaka-aineiden myrkyttömyys ja ympä- Q_ ristöystävällinen tuotantoprosessi.One known coating material is the graphite carbon nitride C3N4 + xHy, which at the time of writing this text is provided, for example, by Carbodeon Ltd Oy, Helsinki, ™ 25 Finland under the registered trademark Nicanite®. It has a number of advantageous properties such as hardness, excellent wear resistance in tribological applications, chemical inertness, good yield, ability to fine tune the coating and coating process, non-toxic raw materials and environmentally friendly production process.

5> _ 30 Grafiittinen hiilinitridi ei kuitenkaan ratkaise kaikkia pinnoittamisen ongelmia, o Sitä ei esimerkiksi voi käyttää fluoresoivana pinnoitteena valkoisen valon tuot tamiseksi LEDeillä (Light Emitting Diode), koska sen ultravioletilla viritetty fluoresenssi on aallonpituusalueella 390 - 450 nm eli näkyvän valon selvästi ly- 2 hytaaltoisimmassa, sinisessä päässä. Kaikissa pinnoitussovelluksissa hiilinitri-dillä ei myöskään päästä haluttuun tasaisuuteen tai muuhun haluttuun pinnan mikro-, nano- ja/tai kiderakenteeseen. Optisten komponenttien pinnoitteissa hiilinitridillä ei ole helppo saavuttaa haluttua läpinäkyvyyttä tai aallonpituusse-5 lektiivisyyttä. Kuva 1 esittää 800 nanometrin paksuisen hiilinitridipinnoitteen mitattua transmittanssia aallonpituusalueella, joka ulottuu joitakin satoja nano-metrejä näkyvän valon kummallekin puolelle.However, graphite carbon nitride does not solve all the coating problems, for example, it cannot be used as a fluorescent coating to produce white light with LEDs (Light Emitting Diode), since its ultraviolet excited fluorescence is in the wavelength range 390-450 nm, ie 2 at the slowest, blue end. Also, in all coating applications, carbon nitride does not achieve the desired uniformity or other desired surface micro, nano and / or crystal structure. Carbon nitride coatings on optical components do not easily achieve the desired transparency or wavelength-5 lectivity. Figure 1 shows the measured transmittance of a 800 nanometer carbon nitride coating over a wavelength range extending a few hundred nanometers on each side of visible light.

On olemassa laaja joukko sovelluksia, joissa vaaditaan samanaikaisesti sekä hyvää kulutuskestävyyttä että matalaa kitkaa. Edelleen, pinnoitteelta odotetaan 10 usein samanaikaisesti esimerkiksi helppoa puhdistettavuutta tai vähäistä likaantumista. Eräissä sovelluksissa pinnoitteen tulisi olla vielä samanaikaisesti riittävän läpinäkyvä. Tyypillisiä tällaisia sovelluksia ovat esimerkiksi elektroniikkatuotteiden näytöt sekä koteloratkaisut.There are a wide range of applications that require both good abrasion resistance and low friction at the same time. Further, the coating is often expected at the same time, for example, to be easy to clean or slightly soiled. In some applications, the coating should still be sufficiently transparent at the same time. Typical applications include electronic product displays and enclosure solutions.

Tyypillisiä vähän likaantuvia, matalan kitkan omaavia pinnoitteita ovat esimer-15 kiksi polytetrafluorietyleenipohjaiset pinnoitteet erilaisissa teollisuuden prosessointilaitteissa sekä kotitaloustuotteissa. Rajatun kulutuskestävyyden lisäksi tuotteiden käyttöä ja elinikää rajoittavat niiden suhteellisen heikko lämmönkes-tävyys. Altistettuna korkeammille lämpötiloille (> 250 °C) useimmat polytetra-fluorietyleenituotteet hajoavat termisesti ja muodostavat vaarallisia, kaasumai-20 siä, fluoripitoisia yhdisteitä.Typical low-fouling, low-friction coatings include, for example, polytetrafluoroethylene-based coatings in a variety of industrial processors and household products. In addition to limited wear resistance, the use and life span of products are limited by their relatively poor heat resistance. When exposed to higher temperatures (> 250 ° C), most polytetrafluoroethylene products are thermally decomposed to form hazardous gaseous fluorine containing compounds.

KEKSINNÖN LYHYT KUVAUSBRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION

Esillä olevan keksinnön tavoitteena on esittää pinnoitemateriaali, pinnoite ja pinnoitettu esine, jolla saavutetaan halutut tekniset ominaisuudet. Erityisesti keksinnön eräänä tavoitteena on esittää pinnoitemateriaali, pinnoite ja pinnoi-5 25 tettu esine, joilla on halutut ominaisuudet näkyvän valon alueella, kuten esi-It is an object of the present invention to provide a coating material, a coating and a coated article which achieves the desired technical properties. In particular, it is an object of the invention to provide a coating material, a coating and a coated article having desirable properties in the visible light region, such as

C\JC \ J

^ merkiksi fluoresenssi, läpinäkyvyys, heijastavuus ja/tai aallonpituusselektiivi- ^ syys. Lisäksi keksinnön eräänä tavoitteena on esittää pinnoitemateriaali, pin- 00 noite ja pinnoitettu esine, joilla on haluttu kovuus ja haluttu hydrofiilisyys tai | -fobisuus. Edelleen keksinnön eräänä tavoitteena on esittää pinnoitemateriaali, cvj 30 pinnoite ja pinnoitettu esine, joilla on haluttu pinnan tasaisuus tai muu haluttu g mikro-, nano- ja/tai kiderakenne. Edelleen keksinnön eräänä tavoitteena on ^ esittää pinnoitemateriaali, pinnoite ja pinnoitettu esine, joissa pinnoitteella on 00 halutut diffuusionesto-ominaisuudet.such as fluorescence, transparency, reflectivity and / or wavelength selectivity. It is a further object of the invention to provide a coating material, a coating and a coated article having the desired hardness and the desired hydrophilicity or | -fobisuus. It is a further object of the invention to provide a coating material, a coating and a coated article having the desired surface uniformity or other desired g micro, nano and / or crystal structure. It is a further object of the invention to provide a coating material, a coating, and a coated article, wherein the coating has the desired anti-diffusion properties.

33

Keksinnön tavoitteet saavutetaan käyttämällä pinnoitemateriaalina seostettua hiilinitridiä. Keksinnön tavoitteiden saavuttamisessa on merkittävää etua siitä, että pinnoitusmenetelmänä käytetään laserablatointia ja että kohtiolla, josta la-serablatointi tehdään, on riittävän suuri tiheys ja riittävän pieni raekoko ja että 5 sen seostusaineessa on nanotimantteja, boorinitridiä ja/tai boorikarbidia.The objects of the invention are achieved by using doped carbon nitride as the coating material. A significant advantage in achieving the objects of the invention is that the laser coating is used as the coating method and that the target from which the laser is produced has a sufficiently high density and a sufficiently small particle size and that its alloying agent contains nano diamonds, boron nitride and / or boron carbide.

Keksinnön mukaiselle kohtiomateriaalille on tunnusomaista se, mitä sanotaan kohtiomateriaaliin kohdistuvan itsenäisen patenttivaatimuksen tunnusmerk-kiosassa.The target material according to the invention is characterized by what is said in the characterizing part of the independent claim on the target material.

Keksinnön mukaiselle pinnoitteelle on tunnusomaista se, mitä sanotaan pin-10 noitteeseen kohdistuvan itsenäisen patenttivaatimuksen tunnusmerkkiosassa.The coating according to the invention is characterized by what is said in the characterizing part of the independent claim on a pin-10 knife.

Keksinnön mukaiselle pinnoitetulle esineelle on tunnusomaista se, mitä sanotaan pinnoitettuun esineeseen kohdistuvan itsenäisen patenttivaatimuksen tunnusmerkkiosassa.The coated article according to the invention is characterized by what is said in the characterizing part of the independent claim on the coated article.

Grafiittinen hiilinitridi, josta esimerkkinä on nikaniitti (engl. Nicanite®), on ni-15 mensä mukaisesti grafiittista eli sen kiderakennetta luonnehtivat sp2-tyyppiset sidokset, joiden ansiosta hiili- ja typpiatomit muodostavat tasomaisia, 2-ulotteisia rakenteita. Grafiittisen hiilinitridin seostaminen esimerkiksi nanoti-manteilla, booriyhdisteillä, vedyllä, fluoropolymeer(e)illä ja/tai yhdellä tai useammalla harvinaisella maametallilla (tai alkali- tai alkalimaametallilla) muuttaa 20 sen ominaisuuksia tavalla, joka voi olla hyvinkin yllättävä ja hyödyllinen.Graphite carbon nitride, exemplified by nicanite (Nicanite®), is, by its name, a graphite or crystalline structure characterized by sp2-type bonds that allow carbon and nitrogen atoms to form flat, 2-dimensional structures. The alloying of graphite carbon nitride with, for example, nanotubes, boron compounds, hydrogen, fluoropolymer (s) and / or one or more rare earth (or alkali or alkaline) metals changes its properties in a manner that can be very surprising and useful.

Esimerkiksi nanotimanteilla seostetun hiilinitridipinnoitteen on havaittu olevan erittäin kovaa ja sen näkyvän valon fluoresenssissa on havaittu selvä siirtymä punaiseen päin verrattuna puhtaaseen hiilinitridiin. Seostaminen booriyhdisteil-c2 lä voi tuottaa pinnoitteen, joka on erittäin kovaa ja/tai näkyvän valon alueella ° 25 lähes täysin läpinäkyvää. Seostaminen vedyllä relaksoi hiili- ja typpiatomien i § välisiä kaksoissidoksia, mikä muuttaa kaksiulotteista kiderakennetta kolmiulot- i c\j teisempaan suuntaan ja parantaa pinnoitteen tasaisuutta ja pinnanlaatua, x Seostaminen harvinaisilla maametalleilla, alkalimetalleilla tai alkali-For example, the carbon nitride coating doped with nano-diamonds has been found to be extremely hard and has exhibited a clear red shift in the visible light fluorescence compared to pure carbon nitride. The doping with boron compounds can produce a coating which is very hard and / or almost completely transparent in the range of visible light. Hydrogen alloying relaxes the double bonds between carbon and nitrogen atoms, which changes the two-dimensional crystal structure in a three-dimensional direction and improves coating uniformity and surface quality, x Alloying with rare-earth metals, alkali metals, or alkali metals.

CCCC

maametalleilla voi tuottaa pinnoitteeseen aallonpituusselektiivisyyttä ja/tai ha-^ 30 lutun kaltaista fluoresenssia.earth metals can produce wavelength selectivity and / or fluorescence similar to that found in the coating.

O) m ^ Seostaminen voidaan tehdä käyttämällä laserablatoinnissa kohtiota, jossa ha- 00 luttu seostusaine on valmiiksi mukana. Toinen mahdollisuus on tuoda haluttu seostusaine laserablaatiokammioon kaasu- tai hiukkasmuodossa. Kolmas mahdollisuus on käyttää laserablatoinnissa kahta tai useampaa kohtiota, joista 4 ablatoidaan hiilinitridiä ja seostusainetta samanaikaisesti tai vuorotellen. Nämä mahdolliset valmistusmenetelmät eivät ole toisiaan poissulkevia, vaan on hyvin mahdollista käyttää samanaikaisesti esimerkiksi valmiiksi seostettua kohtiota ja kaasumaista seostusainetta tai kahta kohtiota, joista toinen on seostettua hii-5 linitridiä ja toinen on jotakin muuta tai jollakin toisella tavalla seostettua hiilinitridiä.O) The doping can be done using a laser blotting target where the desired dopant is present. Another possibility is to introduce the desired dopant into the laser ablation chamber in gaseous or particulate form. A third possibility is to use two or more targets in laser bleaching, 4 of which are ablated with carbon nitride and dopant simultaneously or alternately. These possible methods of preparation are not mutually exclusive, but it is very possible to use, for example, a pre-doped target and a gaseous dopant or two targets, one being carbon-5 alloyed and the other being carbon dioxide or another doped.

Pinnoitettu esine voi olla esimerkiksi lastuava työkalu, optinen komponentti, LED-komponentti tai LED-komponentin fluoresoiva kotelo. Lastuavan työkalun tapauksessa pinnoitteen kovuus, pysyvyys ja tribologiset ominaisuudet ovat 10 yleensä etusijalla, mutta fluoresenssiominaisuuksista voi olla arvaamatonta etua esimerkiksi tutkittaessa työkalun kulumista. Optisten komponenttien tapauksessa pinnoitteen optiset ominaisuudet ovat tärkeitä, mutta esimerkiksi kovuudesta on merkittävää etua, jos sillä voidaan parantaa optisen komponentin kestävyyttä naarmuuntumista vastaan. Samaan tapaan LED-komponenttien ja 15 niiden koteloiden tapauksessa pinnoitteen keskeisiin ominaisuuksiin kuuluu varmasti sillä saavutettava fluoresenssi, mutta esimerkiksi kovuudesta ja kemiallisesta pysyvyydestä voi olla paljonkin etua, jos LED-komponentteja käytetään vaativissa olosuhteissa.The coated object may be, for example, a cutting tool, an optical component, an LED component, or a fluorescent housing for an LED component. In the case of a cutting tool, the hardness, stability and tribological properties of the coating are generally preferred, but the fluorescence properties can be an unpredictable advantage, for example when examining tool wear. In the case of optical components, the optical properties of the coating are important, but hardness, for example, has a significant advantage if it can improve the resistance of the optical component to scratching. Similarly, in the case of LED components and their enclosures, the essential properties of the coating will certainly include the fluorescence it achieves, but for example, hardness and chemical stability can be greatly advantageous if the LED components are used in demanding conditions.

PIIRUSTUSTEN LYHYT SELOSTUSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

20 Seuraavassa selostetaan keksintöä yksityiskohtaisemmin viitaten esimerkkinä esitettyihin edullisiin suoritusmuotoihin ja oheisiin kuviin, joissa kuva 1 esittää tunnetun hiilinitridipinnoitteen transmittanssia, kuva 2 esittää erästä laserablatoinnin perusasetelmaa, kuva 3 esittää erästä toista laserablatoinnin perusasetelmaa, 5 25 kuva 4 esittää erään tekniikan tasosta tunnetun pinnoitteen transmittanssia, ^ kuva 5 esittää erään booriyhdisteellä seostetun hiilinitridipinnoitteen trans- mittanssia,The invention will now be described in more detail with reference to exemplary preferred embodiments and the accompanying drawings, in which Figure 1 shows the transmittance of a known carbon nitride coating, Figure 2 shows a basic laser ablation setup, Figure 3 shows another basic laser ablation setup, Figure 5 shows the transmittance of a boron compound doped carbon nitride coating,

CMCM

^ kuva 6 esittää erään toisen booriyhdisteellä seostetun hiilinitridipinnoitteenFigure 6 shows another carbon nitride coating doped with a boron compound

XX

£ transmittanssia, cm 30 kuva 7 esittää erään kolmannen booriyhdisteellä seostetun hiilinitridipinnoit- $ teen transmittanssia, ^ kuva 8 esittää FIB-SEM-kuvaa eräästä hiilinitridipohjaisesta pinnoitteesta, 00 kuva 9 havainnollistaa hiilen, typen ja boorin osuuksia eräissä materiaa leissa, 5 kuva 10 esittää keksinnön erään suoritusmuodon mukaisen pinnoitteen tai-tekerrointa, kuva 11 esittää erästä LED-komponenttia, kuva 12 esittää erästä toista LED-komponenttia ja LED-komponentin kote-5 loa, kuva 13 esittää erästä optista elementtiä ja kuva 14 esittää erästä lastuavaa työkalua.Fig. 7 shows the transmittance of a third boron compound doped carbon nitride coating. Fig. 8 shows a FIB-SEM image of a carbon nitride based coating. Fig. 9 illustrates the proportions of carbon, nitrogen and boron in some of the materials of Fig. 10. Figure 11 illustrates an LED component, Figure 12 illustrates another LED component and an LED component housing, Figure 13 illustrates an optical element, and Figure 14 illustrates a cutting tool.

Kuvissa käytetään toisiaan vastaavista osista samoja viitenumerolta.In the pictures, the same reference numerals are used for like parts.

KEKSINNÖN SUORITUSMUOTOJEN YKSITYISKOHTAINEN KUVAUSDETAILED DESCRIPTION OF EMBODIMENTS OF THE INVENTION

10 Tässä selityksessä käytetään seuraavia termejä ja ilmaisuja: nikaniitti (engl, Nicanite®) Carbodeon Ltd Oy:n tuottama grafiittinen hiilinitridi, C3N4+XHy nanotimantti yksittäinen timanttikide, jonka läpimitta on joitakin nanometrejä 15 fluoropolymeeri polymeeri, jonka monomeerissä on yksi tai useam pia fluoriatomeja; esimerkiksi PTFE (polytetrafluo-rieteeni) LED-komponentti elektroninen, näkyvää tai lähes näkyvää valoa tuot tava komponentti, joka sisältää pn-liitoksen, joka 20 emittoi säteilyä vasteena sen läpi kulkevaan oikean laiseen sähkövirtaan co LED-komponentin kotelo tavallisimmin muovista, kumista tai lasista valmistet- o tu päällisosa, jonka tehtävä on peittää LED- ώ komponentti tai sen sisältämä pn-liitos ainakin osit- c^ 25 tain ja/tai muuntaa LED-komponentin säteilemän10 The following terms and expressions are used in this specification: Nicanite® Graphite Carbon Nitride, manufactured by Carbodeon Ltd Oy, a C3N4 + XHy nanoparticle single diamond crystal having a diameter of a few nanometers, a fluoropolymer having one or more fluorine atoms; for example, a PTFE (polytetrafluoroethylene) LED component is an electronic, visible or near-visible light component containing a pn junction that emits radiation in response to the right electric current passing through it, the housing of an LED component usually made of plastic, rubber or glass. - a cover designed to cover at least a portion of the LED ώ component or the pn junction contained therein and / or to modify the radiation emitted by the LED component;

C\JC \ J

säteilyn aallonpituutta ja/tai avaruudellista jakaumaawavelength and / or spatial distribution of radiation

CCCC

CLCL

optinen komponentti tavallisimmin yhdestä kappaleesta koostuva laite tai σ> laitteen osa, jonka oleellinen tehtävä liittyy näkyvän m tai lähes näkyvän valon läpäisyyn, heijastamiseen, o ^ 30 taittamiseen tai välittämiseen; esimerkiksi linssi, pei li, prisma, näyttölaitteen pinta tai vastaava 6 lastuava työkalu kappaleiden tai materiaalien työstämiseen tarkoitet tu väline, jonka terä on tarkoitettu tunkeutumaan työstettävään aineeseen ja irrottamaan siitä osia; tässä selityksessä lastuaviksi työkaluiksi luetaan 5 myös veitset ja vastaavat leikkuuterät.an optical component, usually a single piece device or σ> part of a device the essential function of which is to transmit, reflect, refract or transmit visible m or near visible light; for example, a lens, a mirror, a prism, a surface of a display device or the like 6, a tool for cutting workpieces or materials, the blade of which is intended to penetrate the workpiece and to remove parts thereof; for the purposes of this specification, cutting tools also include knives and similar cutting blades.

KOHTIOMATERIAALIN OMINAISUUDETPROPERTIES OF THE TARGET MATERIAL

Keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaisesti kohtiomateriaalissa, jota käytetään substraatin pinnoittamiseksi laserablatoimalla, on grafiittista hiilinitridiä ja seostusainetta muodostettavan pinnoitteen ominaisuuksien muuttamiseksi 10 puhtaaseen hiilinitridiin verrattuna. Materiaalin tiheys laserablatointiin käytettävässä kohtiossa on vähintään 70% (edullisesti yli 80%) emateriaalin teoreettisesta tiheydestä ja seostusaineen raekoko on korkeintaan 30 mikrometriä.According to a preferred embodiment of the invention, the target material used to coat the substrate by laser bleaching has a graphite carbon nitride and dopant to alter the properties of the coating to be formed as compared to pure carbon nitride. The density of the material at the target used for laser ablation is at least 70% (preferably more than 80%) of the theoretical density of the parent material and the grain size of the dopant is up to 30 micrometers.

Materiaalin teoreettinen tiheys ptheory määritellään yleisesti kaavallaThe theoretical density of the material ptheory is generally defined by the formula

_ JM_ JM

P'tkmry ~ y m ?L· ' Λ 15 missä Nc on atomien lukumäärä yksikkökopissa, A on atomipaino, Vc on yksik-kökopin tilavuus ja NÄ on Avogadron luku. Kohtiomateriaalin tiheys on saatava riittävän suureksi, jotta kohtio pysyisi koossa laserablatoinnin aikana. Eräs edullinen menetelmä riittävän tiheän kohtion valmistamiseksi on SPS (spark plasma sintering), jota nimitetään myös kenttäavusteiseksi sintraustekniikaksi 20 (FAST; field assisted sintering technique). Kohtion valmistuksessa voidaan käyttää myös HIP-tekniikkaa (hot isostatic pressing) tai jotakin muuta kompak-tointimenetelmää.P'tkmry ~ y m? L · 'Λ 15 where Nc is the number of atoms in the unit cubicle, A is the atomic weight, Vc is the volume of the unit cubic and N is the number of Avogadro. The density of the target material must be high enough to maintain the target during laser ablation. One preferred method of producing a sufficiently dense target is SPS (spark plasma sintering), also called field assisted sintering technique (FAST). The target can also be manufactured using HIP (hot isostatic pressing) technology or some other method of compacting.

COC/O

OO

c\j Enimmäisvaatimus seostusaineen raekoolle tulee siitä, että kun pyritään tasa- i o laatuiseen plasmaan (ja etenkin kun pyritään reaktiiviseen plasmaan), pinnoi- 25 temateriaalin ainesosat pitää pystyä sekoittamaan kohtiota valmistettaessa si-x ten, että kohtioon osuva laserpulssi ablatoi aina sekä hiilinitridiä että seos tusainetta tai -aineita. Keksintöön johtaneessa tutkimuksessa on todettu, ettäThe maximum requirement for the grain size of the dopant comes from the fact that, when aiming for uniform quality plasma (and especially for reactive plasma), the coating material constituents must be capable of mixing the target so that the target laser pulse always ablates both carbon nitride and a mixture of a detergent or agents. The study leading to the invention has found that

C\JC \ J

^ laserpulssin spottikokoa (eli sen alueen pienintä halkaisijaa, jolle laserpulssi ^ kohtiossa osuu), ei yleensä kannata tehdä pienemmäksi kuin 30 mikrometriä.The spot size of the laser pulse (i.e., the smallest diameter of the area that the laser pulse hits the target) should not generally be made smaller than 30 micrometers.

30 Kun laserpulssin spottikoon alaraja on sama kuin pinnoitemateriaalin seostusaineen raekoon yläraja, voidaan olla varmoja, ettei yksikään laserpulssi ablatoi kohtiosta pelkkää seostusainetta.30 When the lower limit of the spot size of the laser pulse is the same as the upper limit of the grain size of the coating material dopant, it can be assured that no laser pulse ablates the target alone.

77

NANOTIMANTTISEOSTETTU HIILINITRIDINANOTRANT-ALLOYED CARBON NITROGEN

Kuva 2 esittää kaavamaisesti erään pinnoitteen tuottamista laserablatoimalla käyttäen hiilinitridikohtiota 201, joka sisältää joitakin painoprosentteja nanoti-mantteja 202. Tällainen kohtio voidaan valmistaa esimerkiksi kompaktoimalla 5 seoksesta, joka sisältää jauhemaista grafiittista hiilinitridiä ja nanotimantteja. Tämän selityksen kirjoittamisen aikaan sekä jauhemaista grafiittista hiilinitridiä että nanotimantteja toimittaa kaupallisesti esimerkiksi Carbodeon Ltd Oy, Vantaa, Finland. Lasersäde 203 kohdistetaan pulsseina kohtion 201 pintaan, jolloin kohtiomateriaalia irtoaa muodostaen ns. plasmapilven (engl. plasma plu-10 me) 204. Osa irtoavasta kohtiomateriaalista osuu lähellä olevaan pinnoitettavan substraatin 205 pintaan, jolloin siitä muodostuu pinnoite 206. Merkittävän kokoisten substraattikappaleiden pinnoittamiseksi lasersädettä 203 skanna-taan pitkin kohtion 201 pintaa. Myös kohtion ja/tai substraatin liikuttaminen pinnoituksen aikana suuremman substraattialan pinnoittamiseksi on mahdollis-15 ta.Figure 2 schematically illustrates the production of a coating by laser-bleaching using carbon nitride target 201 which contains some weight percent nanotubes 202. Such a target can be made, for example, by compacting 5 alloy containing powdered graphite carbon nitride and nanotimes. At the time of writing, both powdered graphite carbon nitride and nano-diamonds are commercially supplied, for example, by Carbodeon Ltd Oy, Vantaa, Finland. The laser beam 203 is applied in pulses to the surface of the target 201, whereupon the target material is released to form a so-called. plasma plu-10 me 204. A portion of the detachable target material hits a nearby surface of the substrate to be coated, thereby forming a coating 206. To coat substrate bodies of significant size, a laser beam 203 is scanned along the surface of the target 201. It is also possible to move the target and / or substrate during coating to coat a larger substrate area.

Kohtion nanotimanttipituus painoprosentteina voi olla edullisesti 1 - 50 %, edullisemmin 1 -20 %, ja edullisimmin 1-10 %. Se voi olla esimerkiksi 2% tai 5%. Voidaan kuitenkin valmistaa pinnoitteita hiilinitridikohtioista, jotka sisältävät seosta, jossa on osa nanotimantteja ja osa nanografiittia (nanokokoisia 20 grafiittihiukkasia). Kuten kuvassa 2 on kaavamaisesti esitetty, ablatoivan lasersäteen ns. spotti eli alue kohtion pinnassa, jolle ablatoiva lasersäde kohdistetaan, on halkaisijaltaan hyvin suuri verrattuna yksittäisen nanotimantin halkaisijaan. Spotin halkaisija voi olla kymmeniä mikrometrejä, kun yksittäisen nanotimantin halkaisija on vain joitakin nanometrejä. Mikäli hiilinitridi ja nanotimantit 25 on kohtion valmistuksen yhteydessä saatu sekoittumaan toisiinsa tasaisesti,The target nanotube length by weight may preferably be from 1 to 50%, more preferably from 1 to 20%, and most preferably from 1 to 10%. For example, it may be 2% or 5%. However, coatings can be prepared from carbon nitride targets, which contain a mixture of nanoparticles and nanoparticles (nanoparticulate graphite particles). As shown schematically in Figure 2, the so-called ablative laser beam. the spot, or region on the surface of the target to which the ablating laser beam is applied, is very large in diameter compared to the diameter of a single nanotube. Spots can have tens of micrometres in diameter, whereas a single nanotube has only a few nanometers in diameter. If carbon nitride and nanosized diamonds are mixed with each other evenly during the production of the target,

COC/O

5 kohtiota voidaan pitää laserablatoinnin kannalta oleellisesti tasalaatuisena: ab-The 5 targets can be considered to be essentially homogeneous in terms of laser ablation: ab-

C\JC \ J

, latoituvan materiaalin koostumuksen kannalta ei ole väliä, mihin kohtaan koh-, it does not matter where the material is

OOOO

9 tion pinnassa ablatoiva laserpulssi kulloinkin kohdistuu.At the surface of the laser, the ablating laser pulse is applied in each case.

CVJCVJ

CVJCVJ

x Laserablatoinnin eräs tunnettu muoto on kylmäablatointi, jolle on luonteen-x One known form of laser blocking is cold blocking, which has the character-

CCCC

30 omaista se, että yksittäisen laserpulssin kesto on lyhyempi kuin termisen ener-^ gian siirtymistä kohtiomateriaalissa kuvaava aikavakio. Toisin sanoen laseria pulssi luovuttaa spotin alueella energiaa kohtiomateriaalille vain niin lyhyen ° ajan, että luovutettu energia ei ehdi edetä termisen vuorovaikutuksen keinoin syvemmälle kohtiomateriaaliin. Käytännössä kaikki kohtiomateriaali spotin alu-35 eella kohtion pinnasta ns. ablatointisyvyyteen saakka irtoaa plasmana jättäen 8 jälkeensä spotin kokoisen, ablaatiosyvyyden syvyisen ja pohjaltaan hyvin tasaisen kraaterin. Kylmäablatoinnissa laserpulssin pituus mitataan piko-, femto-, tai attosekunteina. Nanosekuntilaseria ei voi käyttää kylmäablatointiin, koska nanosekunneissa mitattava pulssin pituus on niin suuri, että merkittävä osa 5 pulssin energiasta absorboituu kohtiomateriaaliin termisenä energiana.30 is characterized by the fact that the duration of a single laser pulse is shorter than the time constant of thermal energy transfer in the target material. In other words, the laser pulse releases energy to the target material in the spot area only for such a short time that the released energy cannot advance deeper into the target material by thermal interaction. Virtually all target material at the spot area 35 of the target surface is so-called. up to the ablation depth leaves plasma, leaving behind 8 spot-sized, ablation-deep and very flat craters. In cold blocking, the length of the laser pulse is measured in peak, femto, or attoseconds. The nanosecond laser cannot be used for cold blocking because the pulse length measured in nanoseconds is so large that a significant portion of the 5 pulse energy is absorbed into the target material as thermal energy.

Kylmäablatoinnilla voidaan tunnetusti tuottaa erittäin hyvälaatuista plasmaa, kun plasman laatua mitataan roiskeiden ja partikkelien puuttumisella: energian siirtyminen laserpulssin energiasta ablatoituvan kohtiomateriaalin energiaksi on niin äkillinen tapahtuma ja rajautuu niin pieneen kohtiomateriaalimäärään, 10 että se hajottaa ablatoituvan materiaalin atomitason plasmaksi. Siksi voidaankin pitää yllättävänä, että on prosessiparametrien (erityisesti kohtion pintaan kohdistuvan lasersäteen tehotiheyden) alueita, joilla hiilinitridin seosaineena käytettävät nanotimantit eivät kylmäablatoinnissa hajoa ainakaan kokonaan, vaan niiden löytyminen myös syntyvästä pinnoitteesta on voitu varmistaa opti-15 sin mittauksin.Cold blocking is known to produce very good quality plasma when measured by the absence of splashes and particles: the transfer of energy from the laser pulse energy to the energy of the ablated target material is so sudden and limited to such a small amount of target material that it decomposes into atomic plasma. Therefore, it is surprising that there are ranges of process parameters (especially laser beam power density at the target surface) where the carbon nitride alloying nanoparticles do not completely decompose in the cold blasting process, but their presence in the resulting coating could also be confirmed by optical measurements.

Nanotimanteilla seostettuun hiilinitridikohtioon voidaan kohtion valmistuksen yhteydessä tuottaa myös tarkoituksellisia vaihteluja tasalaatuisuudesta. Nano-timanttien esiintymistiheys hiilinitridimatriisissa voidaan esimerkiksi tehdä sy-vyysriippuvaksi, eli kohtion nanotimanttipitoisuus voi olla erilainen eri syvyyksil-20 lä kohtion pinnasta. Laserablatoinnista tiedetään, että pinnoitemateriaalin stoi-kiometria säilyy hyvin, eli eri ainesosien suhteelliset määrät toistuvat pinnoitteessa hyvin samanlaisina kuin ne olivat kohtiossa. Jos siis kohtiota ablatoi-daan kerros kerrallaan ja seosaineen (tässä: nanotimanttien) suhteellinen määrä muuttuu eri kerroksissa, pinnoitteeseen voidaan tuottaa vastaavanlai-25 nen nanotimanttipitoisuuden suhteellinen vaihtelu.Intentional variations in homogeneity can also be produced in a carbon nitride target doped with nanoparticles. For example, the density of nano-diamonds in a carbon nitride matrix can be made depth-dependent, i.e., the nanotubes content of the target may be different at different depths from the surface of the target. It is known from laser bleaching that the stoichiometry of the coating material retains well, that is, the relative amounts of the various components in the coating repeat very well as they were in the target. Thus, if the target is ablated layer by layer and the relative amount of the alloying agent (here: nanotimes) changes in different layers, the coating can produce a similar relative variation in nanotube content.

COC/O

^ Puhtaaseen hiilinitridiin verrattuna nanotimanteilla seostetulla hiilinitridillä on g alhaisempi ablaatiokynnys. Toisin sanoen laserpulssin energiatiheys, jonka c\j täytyy vallita spotin alueella kohtiomateriaalin saamiseksi irtoamaan, on pie-Compared with pure carbon nitride, carbon nitride doped with nano diamonds has a lower ablation threshold in g. In other words, the energy density of the laser pulse, which must exist in the region of the spot in order to release the target material, is small.

C\JC \ J

x nempi. Eräässä kokeessa käytettiin puhtaan hiilinitridikohtion ablatointiin 9,8x not. In one experiment, 9.8 was used to ablate the pure carbon nitride site

CCCC

30 watin lasertehoa. kun vastaava ablaatio saatiin - muita prosessiparametreja ™ muuttamatta - nanotimanttiseostetusta hiilinitridikohtiosta 0,8 watin ja nanoti- o ^ mantti-nanografiittiseostetusta hiilinitridikohtiosta vain 0,35 watin laserteholla.30 Watt laser power. when the corresponding ablation was obtained - without changing any other process parameters ™ - from a 0.8 watt nanotube doped carbon nitride target and a 0.35 watt laser power only from a nanothiomantane nanotube doped carbon nitride target.

δ 00 Alentuneen ablaatiokynnyksen seurauksena eräs nanotimanttiseostetun hii linitridin edullinen ominaisuus pinnoitteen tuottamisessa on hyvä saanto: suh-35 teellisen pienelläkin laserteholla on mahdollista tuottaa merkittäviä määriä pin- 9 noitetta lyhyessä ajassa. Alentunutta ablaatiokynnystä voidaan hyödyntää siten, että kasvatetaan laserin spottikokoa, koska suuremmasta spotista huolimatta kohtioon osuva laserteho riittää ablaation aikaansaamiseksi tasaisesti koko spotin alueella. Spottikoon kasvattaminen antaa luonnollisesti mahdolli-5 suuden tuottaa enemmän pinnoitetta lyhyemmässä ajassa. Alentuneen ablaa-tiokynnyksen ansiosta on myös helpompi tuottaa hyvälaatuista (=tasaista, reiätöntä ja partikkelitonta) pinnoitetta, koska tarvittavan lasertehon vähäisyyden johdosta pienet epätarkkuudet esimerkiksi laserin kohdistamisessa tai skanna-uksessa eivät kovin helposti tuota merkittäviä poikkeamia tasaisesta laadusta.As a result of the lower ablation threshold, one advantageous feature of nanotube doped carbon linitride in coating production is the good yield: even with relatively low laser power it is possible to produce significant amounts of coating in a short time. The reduced ablation threshold can be utilized to increase the laser spot size because, despite the larger spot, the laser power applied to the target is sufficient to achieve ablation uniformly throughout the spot. Increasing the spot size naturally gives you the opportunity to produce more coating in less time. The lower ablation threshold also makes it easier to produce a good quality (= flat, perforated, and particle-free) coating, because of the low laser power required, for example, laser inaccuracies or scanning do not very easily produce significant deviations from consistent quality.

10 Keksinnön erään suoritusmuodon mukaiset, nanotimanttiseostetusta hiilinitri-distä valmistetut pinnoitteet ovat erittäin kovia. Pencil hardness -testillä on todettu jopa yli 10H:n kovuus. Kuvassa 2 esitetty osasuurennos esittää tälle ilmiölle erään selityksen. Pinnoitteeseen 206 päätynyttä nanotimanttia merkitään viitenumerolla 207 erotukseksi kohtiomateriaalissa olevista nanotimanteista 15 202. Nanotimantin 207 kiderakenteelle ovat tyypillisiä hiiliatomien väliset sp3- tyyppiset sidokset. Kun lasersäteen kohtiosta irrottama plasma alkaa jäähtyä, nanotimantit (tai ne plasman sp3-kiteiset alueet, jotka ovat peräisin kohtioma-teriaalin nanotimanteista; kohtiomateriaalin nanotimantit eivät välttämättä irtoa plasmaan sellaisenaan) toimivat nukleaatiokeskuksina. Pinnoitteessa 206 nii-20 den ympärille muodostuu eräs hiilinitridin osuus, jossa sp3-tyyppiset sidokset ovat yleisempiä kuin hiilinitridissä yleensä. Kuvan 2 osasuurennoksessa tätä aluetta on merkitty viitenumerolla 208.Coatings made of nanotube doped carbon nitride according to one embodiment of the invention are very hard. The Pencil hardness test has been found to be harder than 10H. The partial magnification shown in Figure 2 provides an explanation for this phenomenon. The nano-diamond terminated on the coating 206 is designated by reference numeral 207 as the difference from the nanotubes 15 202 in the target material. The crystal structure of the nano-diamond 207 is characterized by sp3-type bonds between carbon atoms. When the plasma released by the laser beam from the target begins to cool, the nanotimes (or those sp3 crystalline regions of the plasma derived from the target material nanotubes; the target material nanotimes do not necessarily release into the plasma as such) act as nucleation centers. In coating 206, a proportion of carbon nitride is formed around these 20, where sp3-type bonds are more common than carbon nitride in general. In the partial magnification of Figure 2, this area is designated 208.

Kuva 3 esittää kaavamaisesti erään toisen pinnoitteen tuottamista laserabla-toimalla käyttäen hiilinitridikohtiota 201, jonka on tässäkin tapauksessa esitetty 25 sisältävän seostusaineena nanotimantteja 202. Yleisemmin voidaan kuitenkin ^ sanoa, että käytetään erästä kohtiota 201, joka sisältää ainakin hiilinitridiä ja ™ joka voi sisältää seostusainetta tai -aineita. Tässä tapauksessa käytetään niinFigure 3 schematically illustrates the production of another coating by laser blasting using carbon nitride target 201, which in this case is also shown to contain nanosized diamonds 202. As an alloying agent, however, it is generally said that batch target 201 containing at least carbon nitride and? substances. This is the case here

COC/O

9 suurta kylmäablatoivan laserin 303 tehotiheyttä, että merkittävä osa plasmapil- c\i vestä 303 on reaktiivista. Toisin sanoen merkittävällä määrällä plasman ai- ir 30 nesosista on niin suuri energia, että ne pääsevät hakemaan potentiaalienergi-9 high power density of the cold blocking laser 303 that a significant portion of the plasma cloud 303 is reactive. In other words, a significant amount of plasma constituents have such high energy that they can retrieve the potential energy

CLCL

an kannalta edullisimpia (ja samalla stabiileimpia) tiloja, δ ^ Kuvan 3 mukaisessa järjestelyssä substraatin 205 pinnalle syntyvä pinnoite δ 306 ei materiaaliteknisessä mielessä välttämättä koostu samasta materiaalistaδ ^ In the arrangement of Figure 3, the coating δ 306 formed on the surface of the substrate 205 does not necessarily consist of the same material

CVJCVJ

tai samoista materiaaleista kuin kohtio 201, vaan reaktiivisessa plasmassa ta-35 pahtuvat ilmiöt voivat tuottaa jopa sellaisia molekyylitason rakenteita, jotka 10 ovat entuudestaan kokonaan tuntemattomia. Tähän viittaisi esimerkiksi eräillä, booriyhdistein seostetusta hiilinitridikohtiosta tuotetuilla pinnoitteilla saavutettu lähes täydellinen näkyvän valon läpäisevyys, jota selostetaan tarkemmin jäljempänä.or from the same materials as the target 201, but phenomena occurring in reactive plasma can produce even molecular structures that are completely unknown. An indication of this would be, for example, the near-perfect visible light transmittance achieved with some boron compound doped carbon nitride targets, which will be described in more detail below.

5 Kuvan 3 suoritusmuodollekin ovat ominaisia kylmäablaation edulliset ominaisuudet, mm. se, että lasersäteen spotin alueella kohtion pinnasta ablaa-tiosyvyyteen saakka kaikki kohtiomateriaali irtoaa ja muuttuu plasmaksi. Voidaan siis lähteä siitä oletuksesta, että eri alkuaineiden massaosuudet pinnoitteessa 306 ovat samat kuin kohtiossa 201, ellei ablaatiokammioon ole lisätty 10 kaasumaista väliainetta, joka olisi osallisena reaktiivisessa plasmassa tapahtuviin ilmiöihin. On kuitenkin suhteellisen vaikeaa tutkia syntyvän pinnoitteen 306 rakennetta atomien ja niiden välisten sidosten tasolla, joten näin tehtävät pinnoitteet määritellään usein niiden tuottamisessa käytetyn menetelmän avulla (ns. product-by-process).The embodiment of Figure 3 is also characterized by the advantageous properties of cold ablation, e.g. the fact that in the laser beam spot region, from the surface of the target to the ablation depth, all of the target material is released and converted into plasma. Thus, it can be assumed that the mass proportions of the various elements in coating 306 are the same as in target 201 unless 10 gaseous media are added to the ablation chamber, which would be involved in reactive plasma phenomena. However, it is relatively difficult to study the structure of the resulting coating 306 at the level of the atoms and the bonds between them, so the coatings that are made are often defined by the product-by-process used to produce them.

15 Kaiken kaikkiaan voidaan todeta, että seostusaineena käytetyt nanotimantit voivat tuottaa syntyvään pinnoitteeseen paitsi nukleaatiokeskuksia myös atomaarista hiiltä. Tällöin pinnoitteen rakenteeseen syntyy tietty hiiliylimäärä verrattuna C3N4 -rakenteeseen. Plasmassa voi tapahtua kemiallisia prosesseja, joiden ansiosta osa C3N3-rengasrakenteista voi muuttua esimerkiksi C4N2- tai 20 C5N-rengasrakenteiksi. Lisäksi osa rengasrakenteita yhdistävistä typpisilloista voi korvautua hiilellä.All in all, nanoparticles used as an alloying agent can produce not only nucleation centers but also atomic carbon in the resulting coating. This creates a certain amount of carbon in the coating structure compared to the C3N4 structure. Chemical processes can take place in the plasma, whereby some of the C3N3 ring structures can be converted into, for example, C4N2 or C5N ring structures. In addition, some of the nitrogen bridges connecting the ring structures may be replaced by carbon.

Aallonpituudeltaan 366 nanometrin ultraviolettiheräte tuottaa puhtaasta, sp2-konfiguroituneesta hiilinitridipinnoitteesta fotoluminenssisäteilyä 390-450 nanometrin alueella (ks esim. Jianjun Wang, Dale R. Miller, Edward G. Gillan: co 25 ’’Photoluminescent carbon nitride films grown by vapor transport of carbon ni- tride powders* CHEM. COMMUN., 2002, 2258-2259). Sen sijaan pinnoite, jo-g ka on tuotettu kylmäablatoimalla nanotimanttiseostetusta hiilinitridikohtiosta te- c\j räspinnalle, tuottaa fotoluminenssisäteilyä, jossa on selvä punaisempi kompo-A 366 nanometer wavelength ultraviolet excitation produces photoluminescent radiation from a pure, sp2-configured carbon nitride coating in the 390-450 nanometer range (see, e.g., Jianjun Wang, Dale R. Miller, Edward G. Gillan, co 25 'Photoluminescent carbon nitride Films grown by vapor). tride powders * CHEM. COMMUN., 2002, 2258-2259). Instead, a coating produced by cold blotting from a nanotube doped carbon nitride deposit on a tex surface produces photoluminescence radiation with a distinct redder composition.

CMCM

x nentti mukana niin, että fotoluminenssin voidaan katsoa olevan valkoista. Pu-x nent included so that the photoluminescence can be considered white. The red

CCCC

30 nainen komponentti johtuu nanotimanttien säilymisestä pinnoitteessa ja/tai sii- ^ tä, että rakenteeseen on plasman energeettisyyden ansiosta syntynyt uuden- o tyyppisiä, punaisen fluoresenssivalon tuottavia sidosrakenteita.The female component is due to the retention of the nanosized diamonds in the coating and / or the fact that due to plasma energy the structure has created new types of red fluorescent light-producing bonding structures.

δ 00 Punaisemman komponentin mukanaolo fotoluminenssissa havaitaan ainakin käyttämällä hiilinitridin seosaineena detonaatiolla (eli räjäyttämällä) tuotettuja 35 nanotimantteja. Detonaatio tapahtuu kammiossa, joka on ladattu tri-nitro- 11 tolueenin (TNT) ja syklo-tri-metyleeni-tri-nitramiinin (RDX) seoksella. Räjähdysaineiden typpipitoisuus aiheuttaa sen, että myös nanotimantit ovat typpipitoisia, jolloin niiden käyttö hiilinitridin seosaineena lisää kokonaisuuden typpipitoisuutta. Suhteellisen korkea typpipitoisuus seostetussa hiilinitridipinnoittees-5 sa parantaa pinnoitteen läpinäkyvyyttä eli transmittanssia näkyvän valon aallonpituuksillaδ 00 The presence of a redder component in photoluminescence is observed, at least by using 35 nanotimes produced by detonation (or detonation) as a carbon nitride dopant. Detonation occurs in a chamber charged with a mixture of tri-nitro-toluene (TNT) and cyclo-tri-methylene-tri-nitramine (RDX). The nitrogen content of the explosives causes the nano-diamonds to be nitrogen-containing, so their use as a carbon nitride alloy increases the total nitrogen content of the whole. Relatively high nitrogen content in doped carbon nitride coating improves coating transparency or transmittance at visible light wavelengths

Eräs erityisen edullinen ominaisuus nanotimanttiseostetun hiilinitridipinnoitteen fotoluminenssissa on sen hyvä stabiilius. Puhtaasta hiilinitridistä valmistetun pinnoitteen fotoluminenssin on havaittu pysyvän samanlaisena ainakin useita 10 vuosia, eikä mikään viittaa siihen, että nanotimanteilla seostetun hiilinitridipinnoitteen fotoluminenssi olisi stabiiliudeltaan huonompaa.One particularly advantageous property in the photoluminescence of a nanotube doped carbon nitride coating is its good stability. The photoluminescence of the pure carbon nitride coating has been found to remain constant for at least several 10 years, and there is no indication that the photoluminescence of the carbon nitride coating doped with nanotimulants is lower.

BOORIYHDISTEELLÄ TAI -YHDISTEILLÄ SEOSTETTU HIILINITRIDICARBON NITRIC COMPOUND WITH A Boron Compound (s)

Puhtaasta hiilinitridistä kylmäablatoimalla valmistetun pinnoitteen transmissiivi-syys on näkyvän valon aallonpituuksilla tyypillisesti 90-92% ja pinnoitteet ovat 15 väriltään joko kirkkaita tai heikosti kellertäviä. Yllättäen on kuitenkin havaittu, että boorinitridin tai -karbidin lisääminen hiilinitridikohtioon voi tuottaa pinnoitetta, joka on hyvin läpinäkyvää näkyvän valon aallonpituuksilla jopa yli yhden mikrometrin pinnoitepaksuuksiin saakka, vaikka esimerkiksi boorinitridi on kaikissa olomuodoissaan valkoista ja näkyvälle valolle läpinäkymätöntä. Trans-20 missiivisyyden lisääntyminen viittaa kokonaan uudentyyppisten, typpirikkaiden CBN-komposiittimateriaalien syntymiseen plasmassa tapahtuvan molekulaari-sen rakenteen uudelleenjärjestäytymisen kautta.The coating made from pure carbon nitride by cold blotting typically has a transmissivity of 90-92% at visible light wavelengths and coatings of either clear or slightly yellowish color. However, it has surprisingly been found that the addition of boron nitride or carbide to the carbon nitride target can produce a coating which is very transparent at visible light wavelengths up to coating thicknesses of more than one micrometer, although for example boron nitride in all its forms is white and opaque to visible light. The increase in trans-20 miscibility refers to the emergence of completely new types of nitrogen-rich CBN composite materials through reorganization of the molecular structure in plasma.

CBN-komposiittifilmit voidaan yllättäen valmistaa siten, että ne ovat samaan aikaan paitsi kovia ja kulutuskestäviä myös elastisia.Unexpectedly, CBN composite films can be made so that they are both hard and abrasion resistant and elastic at the same time.

° 25 Booriyhdisteellä tai -yhdisteillä seostetut hiilinitridipinnoitteet ovat käyttökelpoi- i o siä myös diffuusionesto-ominaisuuksiensa takia. Yleisesti diffuusiosulkuina (engl. diffusion barrier) toimivien pinnoitteiden tulee olla rakenteeltaan niin tiivii-x tä, että ne estävät sekä kaasujen että nesteiden pääsyn pinnoitteella kulloinkin suojattavaan kohteeseen. Käytännössä tämä tarkoittaa sitä, että kyseisissä CU _ 30 pinnoitteissa ei saa olla reikiä eikä kiderakenteiden rajapintoja. Optimaalisten ^ diffuusiosulkujen tulee siksi olla lähtökohtaisesti rakenteeltaan amorfisia. Li- ° säksi esimerkiksi elektroniikkaan liittyvien teollisten diffuusiosulkupinnoitteiden tyypillisiä vaatimuksia ovat korkea läpinäkyvyys, säädettävä taitekerroin, di-elektrinen luonne, kemiallinen inerttiys sekä hyvä lämmönsietokyky. Edelleen, 12 mikäli kyseisiä pinnoitteita sovelletaan polymeerisubstraateilla, pinnoitteiden pitäisi olla elastisia, jotta pinnoitteet eivät irtoaisi joutuessaan ulkopuolisen paineen kohteeksi.Carbon nitride coatings doped with a boron compound or compounds are also useful because of their diffusion-inhibiting properties. In general, coatings which act as diffusion barrier should be of such a dense structure that they prevent both gases and liquids from entering the object to be protected by the coating. In practice, this means that these CU_30 coatings must have no holes or interface between the crystal structures. Optimal diffusion barriers should therefore be structurally amorphous. In addition, high transparency, adjustable refractive index, di-electrical nature, chemical inertness and good heat resistance are typical requirements of industrial diffusion barrier coatings, for example in electronics. Further, 12 if such coatings are applied to polymeric substrates, the coatings should be elastic to prevent release of the coatings when subjected to external pressure.

Tekniikan tasosta ei tunneta typpirikkaiden hiili-boori-typpimateriaalien (eli typ-5 pirikkaiden CBN-materiaalien) käyttöä pinnoitteissa. Tyypillisesti materiaalien typpirikkaista muodoista ei ole pystytty valmistamaan pinnoitteita stoikiometris-ten valmistusmenetelmien puuttuessa. Erään esimerkin tekniikan tasosta esittää kuva 4, jonka mukaisia transmittanssituloksia on esitetty materiaalille BC0.24N0.24 julkaisussa Douglas B Chrisey, Ruqiang Bao, Zijie Yan: ’’Transi-10 tions of Boron Carbide to B-C-N Thin Film”, Mater.Res.Soc.Symp.Proc., Voi 1204, 2010. Käyrä 401 esittää 390 nanometrin paksuisen, edellä mainitusta B-C-N-materiaalista tehdyn pinnoitteen transmittanssia ja käyrä 402 esittää 293 nanometrin paksuisen boorikarbidifilmin transmittanssia.The use of nitrogen-rich carbon-boron-nitrogen materials (i.e., typ-5-like CBN materials) in coatings is not known in the art. Typically, it has not been possible to prepare coatings from nitrogen-rich forms of materials in the absence of stoichiometric manufacturing methods. An example of the prior art is shown in Figure 4, which shows the transmittance results for BC0.24N0.24 in Douglas B Chrisey, Ruqiang Bao, Zijie Yan: "Transitions of Boron Carbide to BCN Thin Film", Mater.Res.Soc .Symp.Proc., Vol. 1204, 2010. Curve 401 shows the transmittance of a 390 nanometer thick coating of the aforementioned BCN and curve 402 represents the transmittance of a 293 nanometer thick boron carbide film.

Toinen tekniikan tason mukainen julkaisu on Q. Yang, C.B. Wang, S. Zhang, 15 D.M. Zhang, Q. Shen, L.M. Zhang: “Effect of nitrogen pressure on structure and optical properties of pulsed laser deposited BCN thin films”, Surface & Coatings Technology 204 (2010) 1863-1867, jossa kuvataan nanosekunti-laserin käyttöä booripohjaisten pinnoitteiden tekemiseen ablatoimalla. Julkaisun mukaan maksimaalinen PLD-menetelmällä (Pulsed Laser Deposition) 20 saavutettava typpipitoisuus rajoittuu 26 %:iin ja tuotettujen pinnoitteiden transmittanssi näkyvän valon alueella noin 80%:iin. Lisäksi julkaisussa todetaan, että kun PLD-menetelmässä käytetään typpiatmosfääriä, osa kohtiossa boorista ei päädy tuotettavaan pinnoitteeseen. Toisin sanoen menetelmä ei em. julkaisun mukaan ole stoikiometrinen.Another prior art publication is Q. Yang, C.B. Wang, S. Zhang, 15 D.M. Zhang, Q. Shen, L.M. Zhang, "Effect of Nitrogen Pressure on Structure and Optical Properties of Pulsed Laser deposited BCN Thin Films", Surface & Coatings Technology 204 (2010) 1863-1867, which describes the use of nanosecond laser for boron-based coatings. According to the publication, the maximum nitrogen content achieved by PLD (Pulsed Laser Deposition) 20 is limited to 26% and the transmittance of the coatings produced is within the visible light range to about 80%. In addition, the publication states that when a nitrogen atmosphere is used in the PLD process, a portion of the boron in the target does not end up in the coating to be produced. In other words, according to the aforementioned publication, the method is not stoichiometric.

co 25 Kuvat 5, 6 ja 7 esittävät mitattua boorinitridillä seostetun hiilinitridipinnoitteen ^ transmittanssia keksinnön erään suoritusmuodon mukaisen kolmen eri pinnoi- g te-esimerkin tapauksessa. Pinnoitteet tehtiin boorisilikaattilasille, jonka oman cvj transmittanssin vaikutukset on poistettu kuvissa 5, 6 ja 7 esitetyistä mittaustu-Figures 5, 6 and 7 show the measured transmittance of a boron nitride doped carbon nitride coating in the case of three different coatings of one embodiment of the invention. Coatings were made on borosilicate glass having the effect of its own cvj transmittance removed from the measurement data shown in Figures 5, 6 and 7.

CVJCVJ

x loksista. Pinnoitteiden ominaisuudet on esitetty seuraavassa taulukossa.x circles. The properties of the coatings are shown in the following table.

' 30'30

CDCD

m δm δ

CVJCVJ

13 n Skannaus-13 n Scan-

Paksuus PaineThickness Pressure

Kuva (632,8 Kovuus nopeus nm mbar nm) mm/s 5 1,73 380 8H 40 4,8-10'6 6 1,70 450 N/A 35 9,0-10'6 7 1,73 1200 8H 30 9,0-10'6Image (632.8 Hardness velocity nm mbar nm) mm / s 5 1.73 380 8H 40 4.8-10'6 6 1.70 450 N / A 35 9.0-10'6 7 1.73 1200 8H 30 9.0-10'6

Taulukossa toinen sarake tarkoittaa pinnoitteen taitekerrointa 632,8 nm:n aallonpituudella, kolmas sarake pinnoitteen paksuutta, neljäs sarake pinnoitteen 5 kovuutta ns. pencil hardness -asteikolla, viides sarake lasersäteen spotin skannausnopeutta kohtion pinnalla ja kuudes sarake painetta kammiossa, jossa pinnoitus tehtiin. Kohtiossa hiilinitridin suhde boorinitridiin oli atomiosuuksi-na 9:1 ja kohtio pidettiin ablatoinnin ajan huoneenlämpöisenä (eli ablatointiin ei yhdistetty erillistä kohtion lämmitystä). Ablatointi kesti kussakin tapauksessa 15 10 minuuttia, joten erot pinnoitteen paksuudessa selittyvät skannausnopeuden ja paineen vaihtelulla.In the table, the second column represents the refractive index of the coating at 632.8 nm, the third column the thickness of the coating, the fourth column the so-called hardness of the coating. on the pencil hardness scale, the fifth column of laser beam spot scan speed on the target surface and the sixth column of pressure in the chamber where the coating was performed. In the target, the ratio of carbon nitride to boron nitride was 9: 1 atomic ratio, and the target was kept at room temperature during ablation (i.e., no separate heating of the target was associated with the ablation). The ablation took 15 to 10 minutes in each case, so differences in coating thickness are explained by variations in scan speed and pressure.

Kuva 8 on FIB-SEM-kuva (Focused Ion Beam - Scanning Electron Microscope) halkileikatusta piisubstraatista 801, jonka pinnalla on noin 635-640 nano-metrin paksuinen pinnoite 802. Pinnoite on tuotettu kylmäablatoimalla kohtios-15 ta, jonka pääasiallinen materiaali oli hiilinitridi. Pinnoitteen 802 yläpuolella ole-„ vat tummat vyöhykkeet johtuvat hopeoinnista, joka tarvitaan kuvausmenetel- δ män toiminnan takia. Kuvasta nähdään, että pinnoite 802 on kauttaaltaan ob amorfista eli siinä ei näy minkäänlaisia raerajoja. Lisäksi pinnoite 802 on hyvin o ^ yhtenäinen eikä siinä havaittu kuvan 8 esittämän, joitakin mikrometrejä leveän 00 20 alueen ulkopuolellakaan lainkaan reikiä (engl. pinhole).Figure 8 is a FIB-SEM (Focused Ion Beam - Scanning Electron Microscope) image of a cross-sectioned silicon substrate 801 having a surface of about 635-640 nanometers in thickness 802. The coating is produced by cold-blotting a target portion of carbon nitride. The dark zones above the coating 802 are due to the silvering required for the operation of the imaging method. The picture shows that the coating 802 is completely ob amorphous, i.e., it does not show any grain boundaries. Furthermore, the coating 802 is very uniform, and no pinhole was found outside the area of the micrometer 00 20 shown in FIG.

CCCC

CLCL

Näin valmistettuja CBN-komposiittipinnoitteita voidaan käyttää läpinäkyvinä op- 55 tisina pinnoitteina, joilla on hyvät mekaaniset ominaisuudet (kulumiskestävyys, m kovuus) ja pieni dielektrisyysvakio. Niillä on myös diffuusiosulkuominaisuus ° sekä kaasujen että nesteiden läpimenon estämiseksi, joten pinnoitteita voi- 25 daan käyttää esimerkiksi elektronisen, teollisen tai kotitalouskäyttöisen tuotteen suojaamiseksi. Eräitä erityisen edullisia, CBN-pinnoitteen diffuusiosul- 14 kuominaisuutta hyödyntäviä käyttökohteita ovat orgaaniset LEDit (OLED; Organic Light Emitting Diode), ohutfilmipohjaiset aurinkokennoratkaisut, kotitalouksien ja teollisuuden tarpeisiin suunnatut näyttöratkaisut televisioissa, tietokoneissa ja matkapuhelimissa sekä mittalaitteet. Niitä voidaan käyttää myös 5 kovalevyjen suojaavina pinnoitteina. Koska tuotettavat CBN-pinnoitteet ovat myös elastisia, niitä voidaan käyttää edullisesti myös polymeeripohjaisten tuotteiden funktionaalisina pinnoitteina.The CBN composite coatings thus prepared can be used as transparent optical coatings having good mechanical properties (abrasion resistance, m hardness) and low dielectric constant. They also have a diffusion barrier property to prevent the passage of both gases and liquids, so coatings can be used to protect, for example, an electronic, industrial, or household product. Some particularly advantageous applications utilizing the diffusion barrier feature of the CBN coating are Organic Light Emitting Diode (OLED), Thin Film-based Solar Cell Solutions, Home and Industrial Display Solutions for Televisions, Computers and Cell Phones, and Measuring Devices. They can also be used as protective coatings for hard drives 5. Because the CBN coatings produced are also elastic, they can also advantageously be used as functional coatings for polymer-based products.

Samaan tapaan kuin nanotimanttiseostuksella, myös boorinitridiseostuksella on hiilinitridin ablaatiokynnystä alentava vaikutus. Tämä on hyvin yllättävää, 10 koska puhtaan boorinitridin ablaatiokynnys on korkeampi kuin puhtaan hiilinitridin ablaatiokynnys. Kokeissa on havaittu, että kun pinnoitetta tehtiin kylmäab-latoimalla puhtaasta hiilinitridistä 25-30 watin laserteholla ja 100 mm/s skan-nausnopeudella, vastaavaan plasmanmuodostukseen tarvittava laserteho saatiin boorinitridiseostusta lisäämällä laskemaan seuraavasti:Like the nanotube alloy, boron nitride alloy has a lowering effect on the carbon nitride ablation threshold. This is very surprising because the ablation threshold for pure boron nitride is higher than the ablation threshold for pure carbon nitride. It has been found in experiments that when the coating was made by cold-blotting from pure carbon nitride at a laser power of 25-30 watts and a scanning speed of 100 mm / s, the required laser power for the corresponding plasma formation was obtained by increasing the boron nitride alloy as follows:

15 - boorinitridiä 2 painoprosenttia: laserteho 32 W15 - Boron nitride 2% by weight: 32 W laser power

- boorinitridiä 5 painoprosenttia: laserteho <10W- 5% by weight of boron nitride: laser power <10W

- boorinitridiä 10 painoprosenttia: laserteho 6 W- 10% by weight of boron nitride: 6 W laser power

- boorinitridiä 25 painoprosenttia: laserteho 6,5 W.- 25% by weight of boron nitride: 6,5 W.

Boorinitridi sisältää nimensä mukaisesti booria ja typpeä. Kuva 9 on ternääri-20 diagrammi, joka havainnollistaa hiilen, typen ja boorin atomilukumääräosuuk-sia eräissä materiaaleissa. Valkoisilla neliöillä on merkitty boorinitridi BN, boo-rikarbidi B4C, superkovana materiaalina tunnettu BC2N (tai BCCN) sekä puh-das hiilinitridi C3N4. Valkoisilla ympyröillä on esitetty materiaalit, joita käsitel-S lään edellä mainitussa Yang et al:n tieteellisessä julkaisussa ’’Effect of nitrogenBoron nitride, as its name implies, contains boron and nitrogen. Figure 9 is a ternary-20 diagram illustrating the atomic number proportions of carbon, nitrogen, and boron in some materials. White squares indicate boron nitride BN, boron carbide B4C, BC2N (or BCCN) known as superhard material, and pure carbon nitride C3N4. The white circles represent the materials discussed in the above-mentioned Yang et al.

CMCM

^ 25 pressure on structure and optical properties of pulsed laser deposited BCN^ 25 pressure on structure and optical properties of pulsed laser deposited BCN

^ thin films”. Viivoitetulla ruudulla on esitetty seos, jossa hiilinitridin suhde boo- 00 rinitridiin on 9:1. Ellipsi 901 esittää erästä ternääridiagrammin aluetta, josta löy- 1 tyy mielenkiintoisia pinnoitemateriaaleja, jotka ovat hiilinitridin ja boorinitridin cm seoksia eri seossuhteilla.^ thin Films. " The lined screen shows a mixture of carbon nitride to boron nitride 9: 1. Ellipse 901 shows an area of the ternary diagram which contains interesting coating materials which are cm-carbon mixtures of boron nitride in different alloy ratios.

σ> ^ 30 Erään boorinitridillä seostetun hiilinitridipinnoitteen mitattu kovuus 8H on jo sel- ^ laisenaan varsin korkea, joten tällaisella pinnoitteella voidaan saavuttaa erityis tä etua optisissa komponenteissa, joiden täytyy kestää kovaa käsittelyä naarmuuntumatta. Eräs esimerkki tällaisesta optisesta komponentista on kannetta- 15 van viestin-, peli- tai tietokonelaitteen näyttöä peittävä läpinäkyvä ikkuna tai linssi. Jos kohtion hiilinitridimateriaaliin lisätään booriyhdisteen lisäksi muutakin seosainetta, kuten esimerkiksi jotakin metallia, alkalimetallia, harvinaista maa-metallia ja/tai alkali-maametallia, kohtiosta tehtävän pinnoitteen transmittanssi-5 spektriin voidaan luoda aallonpituusselektiivisyyttä.σ> ^ 30 The measured hardness 8H of a boron nitride doped carbon nitride coating is already quite high, so that such a coating can provide a special advantage in optical components which have to withstand hard processing without scratching. An example of such an optical component is a transparent window or lens covering the display of a portable communication, gaming or computer device. If other alloying agents, such as metal, alkali metal, rare-earth metal and / or alkaline-earth metal, are added to the carbon nitride material of the target, wavelength selectivity can be generated for the target coating.

Prosessiparametrejä muuttamalla on mahdollista tuottaa vieläkin kovempi pinnoite. Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisten CBN-pinnoitteiden, joiden paksuus vaihteli 30 nanometristä 1200 nanometriin, kovuudeksi mitattiin pencil hardness -testillä yli 9H. Eräässä toisessa koe-erässä tuotettiin 100 - 500 na-10 nometrin paksuisia CBN-pinnoitteita piille, lasille ja AISI420-teräkselle ja tutkittiin niiden kulutuskestävyyttä ns. POD (Pin On Disk) -testillä. Testissä käytettiin alumiinioksidista valmistettua testauspäätä ja ajettiin miljoona sykliä. Testin mukaan keksinnön suoritusmuotojen mukaisten CBN-pinnoitteiden kuluminen oli näytteestä riippuen 30-50 kertaa vähäisempää kuin pinnoittamattoman pii-15 substraatin kuluminen.By changing process parameters, it is possible to produce an even harder coating. The hardness of CBN coatings according to one embodiment of the invention ranging from 30 nanometers to 1200 nanometers was measured by a pencil hardness test of more than 9H. In another batch, CBN coatings of 100-500 na-10 m were produced on silicon, glass and AISI420 steel, and their wear resistance was investigated. POD (Pin On Disk) test. The test used an alumina test head and ran one million cycles. According to the test, the wear of the CBN coatings according to embodiments of the invention was 30-50 times less, depending on the sample, than the wear of the uncoated silicon-15 substrate.

Erään tyypillisen CBN-pinnoitteen kitkakerrointa mitattiin alumiinioksidia vasten. Suhteellinen ilman kosteus mittaushetkellä oli 30%. Kitkakertoimeksi saatiin 0,2.The friction coefficient of a typical CBN coating was measured against alumina. The relative humidity at the time of measurement was 30%. A coefficient of friction of 0.2 was obtained.

Booriyhdisteellä seostetun hiilinitridipinnoitteen tekeminen huoneenlämpöä 20 selvästi kuumemmaksi lämmitetylle substraatille tekee pinnoitteesta erityisen kovan, joskin substraatin lämmittämisellä on taipumus myös huonontaa sille muodostettavan, booriyhdisteellä seostetun hiilinitridipinnoitteen transmittans-sia näkyvän valon aallonpituuksilla eli kansanomaisemmin läpinäkyvyyttä.Making a boron compound doped carbon nitride coating on a substrate that is significantly hotter than room temperature makes the coating particularly hard, although heating the substrate also tends to diminish the transmittance of the visible boron of the boron compound doped carbon nitride film.

Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisen, boorinitridillä seostetun hiilinitridi- 00 5 25 pinnoitteen edullinen ominaisuus on sen suhteellisen korkea optinen taiteker- ^ roin. Kuvassa 10 on erään mitatun taitekertoimen kuvaaja. Pinnoite tuotettiin 9 tässä tapauksessa piisubstraatille kylmäablatoimalla kohtiosta, jossa oli boo-A preferred feature of a boron nitride doped carbon nitride coating according to one embodiment of the invention is its relatively high optical refractive index. Figure 10 is a graph of a measured refractive index. The coating was produced in 9 cases on the silicon substrate by cold blotting from a target containing bo

C\JC \ J

™ rinitridiä ja hiilinitridiä paino-osuuksin 25% ja 75% vastaavasti. Kuvasta näh- | dään, että taitekerroin oli yli 2 koko näkyvän valon aallonpituusalueella, Aal- 30 lonpituudella 632,8 nanometriä, jota usein käytetään referenssinä, taitekerroin g oli mittauksen mukaan 2,0702. Monissa sovelluksissa, joissa pinnoitteen opti- ^ silla ominaisuuksilla on merkitystä, edellytetään taitekertoimen olevan vähin-™ Rinitride and Carbon Nitride at 25% and 75% by weight, respectively. The picture shows | Given that the refractive index was greater than 2 throughout the visible light wavelength range, 631,8 nanometers, often used as a reference, the refractive index g was 2.0702. In many applications where the optical properties of the coating are relevant, the refractive index is required to be at least

OO

™ tään 1,7 näkyvän valon aallonpituuksilla, jotta rakenteen eri osien väliset taite kertoimen erot olisivat joko mahdollisimman pieniä tai oikeansuuntaisia (suu-35 rempi ja pienempi taitekerroin oikeassa järjestyksessä peräkkäin). Keksinnön 16 suoritusmuodon mukaisesti boorinitridillä seostetun hiilinitridipinnoitteen taite-kerrointa voidaan säätää muuttamalla boorinitridiseostuksen osuutta ja/tai pro-sessiparametreja.™ at 1.7 wavelengths of visible light to minimize the refractive index differences between the different parts of the structure (right-35 refractive and lower refractive index in a row, respectively). According to an embodiment of the invention, the refractive index of the carbon nitride doped with boron nitride can be adjusted by changing the proportion and / or process parameters of the boron nitride dopant.

Eräs muu booriyhdiste, jota voidaan käyttää hiilinitridin seostamiseen, on boo-5 rikarbidi. Se on hiilipitoinen yhdiste, joka sisältään luonnostaan paljon sp3-sidoksia, joten sillä voidaan saavuttaa samantyyppistä UV-herätteistä punaisen pään fluoresenssia kuin nanotimanttiseostuksella. Koska boorikarbidi ei sisällä typpeä toisin kuin boorinitridi, boorikarbidilla voi sellaisenaan olla vaikea saavuttaa seostetun pinnoitteen niitä edullisia ominaisuuksia, jotka johtuvat ty-10 pen mukanaolosta. On kuitenkin mahdollista tehdä typpirikastettua boorikarbi-diseostusta esimerkiksi niin, että kohtio sisältää hiilinitridiä ja boorikarbidia ja ilmasta tyhjennettyyn pinnoituskammioon lisätään pinnoituksen ajaksi kaasumaista typpeä.Another boron compound that can be used for carbon nitride alloying is boo-5 sulfur carbide. It is a carbonaceous compound that is naturally high in sp3 bonds, so that it can achieve the same type of UV-excited red-headed fluorescence as the nanotube alloy. Since boron carbide does not contain nitrogen unlike boron nitride, boron carbide as such may be difficult to achieve the advantageous properties of the doped coating due to the presence of ty-10 pen. However, it is possible to carry out a nitrogen-enriched boron carbide blend, for example, so that the target contains carbon nitride and boron carbide, and gaseous nitrogen is added to the air-depleted coating chamber during coating.

Keksinnön suoritusmuodon mukainen CBN-komposiittipinnoite tuottaa erilaista 15 fotoluminesenssisäteilyä sen mukaan, mikä on amorfisen pinnoitteen sp2/sp3 -suhde. Tuotetun valon intensiteetti on varsin yllättävällä tavalla voimakkaasti riippuvainen pinnoitteen pinnankarheudesta. Mitä karheampi pinnoitteen rakenne on, sitä voimakkaampi on tuotetun valon intensiteetti.The CBN composite coating according to an embodiment of the invention produces a variety of photoluminescent radiation depending on the sp2 / sp3 ratio of the amorphous coating. Quite surprisingly, the intensity of the light produced is strongly dependent on the surface roughness of the coating. The coarser the texture of the coating, the stronger the intensity of the light produced.

Hiilinitridin ja booriyhdisteen paino-osuudet kohtiomateriaalissa voivat olla esi-20 merkiksi 98% ja 2%; tai 95% ja 5%; tai 80% ja 20%; tai 50% ja 50%; tai 25% ja 75%. Yleisesti voidaan sanoa, että seostusaine on boorinitridiä ja/tai boorikarbidia, jonka atomilukumääräosuus on 10-90 % pinnoitemateriaalista, jolloin hiilinitridin atomilukumääräosuus on 10 - 90% pinnoitemateriaalista.The weight percentages of carbon nitride and boron compound in the target material may be, for example, 98% and 2%; or 95% and 5%; or 80% and 20%; or 50% and 50%; or 25% and 75%. Generally, the dopant is boron nitride and / or boron carbide having an atomic proportion of 10 to 90% of the coating material, with carbon nitride having an atomic proportion of 10 to 90% of the coating material.

Keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaan booriyhdisteen tai -yhdisteidenAccording to a preferred embodiment of the invention the boron compound or compounds

COC/O

5 25 käyttäminen kohtion seostusaineena ja pinnoitteen valmistaminen kylmäabla- ^ toimalla aiheuttaa sen, että syntyvä pinnoite sisältää booria, hiiltä ja typpeä ns.Using the target as a dopant and preparing the coating by cold-blasting causes the resulting coating to contain boron, carbon and nitrogen in a so-called.

9 BC2N-faasina, joka voi esiintyä amorfisena, mikrokiteisenä (kiteisiä nano- ja/tai c\j cm mikropartikkeleita muuten amorfisessa faasissa) tai kiteisenä. Nimitystä BC2N- | faasi käytetään boorin, hiilen ja typen muodostamasta superfaasista, jonka ^ 30 olemassaoloa on ennakoitu laskennallisesti (ks, esim. Chunqiang Zhuang,9 BC2N phase, which may be in the form of amorphous, microcrystalline (crystalline nano- and / or cm-microparticles in an otherwise amorphous phase) or crystalline. Called BC2N- | phase is used from the superphase of boron, carbon and nitrogen, the existence of which has been predicted by calculation (see, e.g., Chunqiang Zhuang,

Jijun Zhao, Xin Jiang: poster-esitys ’’Searching superhard cubic phases in B-C- N system by first-principle calculations”, Institute of Materials Engineering, o ^ Chair of Surface and Materials Technology, University of Siegen, http://www.mb.uni-siegen.de/e/lot/, julkaistu Diamond 2011 -konferenssissa 35 Garmisch-Partenkirchenissä 4-8.9.2011.Jijun Zhao, Xin Jiang: Poster Presentation '' Searching for Superhard Cubic Phases in the BC-N System by First-Principle Calculations '', Chair of Surface and Materials Technology, University of Siegen, http: // www .mb.uni-siegen.de / e / lot /, published at the Diamond 2011 Conference 35 in Garmisch-Partenkirchen on 4-8 September 2011.

1717

Booriyhdisteellä seostettu hiilinitridikohtio voidaan valmistaa samalla menetelmällä kuin esimerkiksi nanotimanteilla seostettu hiilinitridikohtio, eli kompak-toimalla seoksesta, jossa on jauhemaista hiilinitridiä ja jauhemaista booriyhdis-tettä sopivassa suhteessa hyvin sekoitettuina. Koska hiilinitridikohtioon voi-5 daan seostaa erilaisia määriä boorinitridiä ja/tai boorikarbidia, keksintö mahdollistaa kokonaan uudenlaiset, aikaisemmin tuntemattomat CBN-kompositiot sekä niiden edullisen käytön erilaisissa sovellutuksissa.The carbon nitride compound doped with a boron compound can be prepared by the same method as, for example, a carbon nitride dopant doped with nanoparticles, that is, by compacting a mixture of powdered carbon nitride and a powdered boron compound in a suitable ratio. Because different amounts of boron nitride and / or boron carbide can be blended into the carbon nitride target, the invention allows completely new, previously unknown CBN compositions and their advantageous use in various applications.

VEDYLLÄ SEOSTETTU HIILINITRIDIHYDROGEN COMPOUNDED CARBON NITROGEN

CVD-menetelmällä (Chemical Vapour Deposition) on mahdollista tehdä ns. 10 DLC-pinnoitetta, jossa lyhenne tulee sanoista Diamond-Like Carbon. Jos pinnoitteen raaka-aineena käytetään pelkkää (grafiittista) hiiltä, pinnoitteesta tulee kyllä hyvin kova, mutta sen kitkaominaisuudet ovat tyypillisesti vaatimattomat eikä pinnasta tule kovin tasaista. CVD:ssä on mahdollista lisätä DLC-pinnoitteeseen 8-12 painoprosenttia vetyä, jolloin pinnasta pystytään teke-15 mään tasaisempi ja pinnan kitkaominaisuudet paranevat.With the CVD method (Chemical Vapor Deposition) 10 DLC coatings with the abbreviation Diamond-Like Carbon. If the coating is based on pure (graphite) carbon, the coating becomes very hard, but its friction properties are typically modest and the surface does not become very smooth. With CVD, it is possible to add 8 to 12% by weight of hydrogen to the DLC coating, making the surface smoother and improving the frictional properties of the surface.

Grafiittisen hiilinitridin kiderakenne on tasomainen, koska hiiliatomit muodostavat tietyn määrän kaksoissidoksia typpiatomien kanssa, jolloin rakenteesta muodostuu sp2-tyyppinen ja vapaita atomien välisiä sidossuuntia tasosta ulospäin ei tahdo löytyä. Vedyn lisääminen grafiittiseen hiilinitridiin aiheuttaa sen, 20 että osa kaksoissidoksista relaksoituu yksinkertaisiksi sidoksiksi osan hiiliatomeista sitoessa itseensä myös yhden vetyatomin. Osan kaksoissidoksista tyydyttyessä rakenne eheytyy ja tiivistyy. Yksinkertaiset sidokset eivät rajoita sidossuuntia samalla tavalla kuin kaksoissidokset, jolloin kiderakenteeseen pääsee muodostumaan enemmän myös tasojen välisiä sidoksia ja rakenne alkaa co 25 muuttua enemmän sp3-tyyppiseksi. Seostaminen vedyllä aiheuttaa siis sen, ° ettei tarkalleen ottaen voida enää puhua puhtaan grafiittisesta hiilinitridistä.The crystalline structure of graphite carbon nitride is planar, since the carbon atoms form a certain amount of double bonds with the nitrogen atoms, so that the structure is sp2-type and free out-of-plane bonding directions are not found. Addition of hydrogen to graphite carbon nitride causes some of the double bonds to be relaxed into single bonds, with some of the carbon atoms also being bonded to one hydrogen atom. When some of the double bonds are satisfied, the structure becomes more intact and compacted. Simple bonds do not limit bonding directions in the same way as double bonds, which allows more crystal structure to form interlayer bonds as well, and the structure begins to become more sp3-like in co 25. Hydrogen alloying thus means that, strictly speaking, pure graphite carbon nitride can no longer be talked about.

i 00 ^ Hiukan yksinkertaistaen voidaan todeta, että vedyn lisääminen hiilinitridin ki- ™ teytymisvaiheessa helpottaa stabiilin, kolmiulotteisen kiderakenteen syntymis- | tä. Jos kiteytymisvaiheella tarkoitetaan kylmäablaatiolla hiilinitridikohtiosta irro- cnj 30 tetun plasman tarttumista ja pinnoitteen muodostumista substraatin pinnalle, g kiderakenteen kolmiulotteisuudesta on apua pinnoitteen saamisessa äärim- ^ mäisen tasaiseksi. Vedyn lisääminen hiilinitridiin tuottaa punaisempaa fluore- ^ senssivaloa ultraviolettiherätteellä kuin mitä puhtaasta hiilinitridipinnoitteesta saadaan. Lisäksi vedyn relaksoiva ja kolmiulotteista kiderakennetta suosiva 35 vaikutus voi parantaa pinnoitteen transmittanssia näkyvän valon aallonpituus- 18 alueella. Edelleen vedyn relaksoiva ja kolmiulotteista kiderakennetta suosiva vaikutus parantaa pinnoitteen diffuusiosulkuominaisuuksia, koska runsaasti kolmiulotteista kiderakennetta sisältävä pinnoite on diffuusion kannalta tiiviimpi kuin tasomaisten, kaksiulotteisten rakenteiden joukosta muodostuva pinnoite.Slightly simpler, the addition of hydrogen during the crystallization step of carbon nitride ™ facilitates the formation of a stable, three-dimensional crystal structure | s. If the crystallization step refers to the adherence of plasma removed from the carbon nitride target by cold ablation and the formation of a coating on the surface of the substrate, the three-dimensionality of the crystal structure helps to obtain an extremely uniform coating. Addition of hydrogen to carbon nitride produces a redder fluorescence light at ultraviolet excitation than that obtained from a pure carbon nitride coating. In addition, the relaxing effect of hydrogen and favoring a three-dimensional crystal structure 35 can improve the transmittance of the coating in the visible light wavelength range 18. Further, the relaxing effect of hydrogen and favoring the three-dimensional crystal structure improves the diffusion barrier properties of the coating, since a coating having a high three-dimensional crystal structure is more diffusion-tight than a coating consisting of planar two-dimensional structures.

5 Keksinnön erään suoritusmuodon mukaan tuotetaan pinnoite siten, että pinnoitteen perusmateriaali on hiilinitridi ja siihen lisätään pinnoittamisen aikana 1-12 painoprosenttia vetyä. Eräs menetelmä vedyllä seostetun hiilinitridipin-noitteen tuottamiseksi on kylmäablatointi, jossa kohtio on hiilinitridiä ja jossa pinnoituskammiosta pumpataan ensin ilma pois ja tämän jälkeen pinnoitus-10 kammioon lisätään kaasumaista vetyä. Kammiossa olevan vedyn osapaineella ja sen suhteella laserin tehoon, pulssien pituuteen, pulssitaajuuteen, spottiko-koon, skannausnopeuteen ym. prosessiparametreihin voidaan säädellä sitä, kuinka paljon vetyä pinnoitteeseen seostuu.According to one embodiment of the invention, the coating is produced such that the base material of the coating is carbon nitride and 1 to 12% by weight of hydrogen is added thereto. One method of producing a hydrogen-doped carbon nitride coating is cold-bleaching, which is directed to carbon nitride, in which air is first pumped out of the coating chamber and then gaseous hydrogen is added to the coating chamber. The partial pressure of hydrogen in the chamber and its relationship to laser power, pulse length, pulse rate, spot size, scan rate, and other process parameters can control how much hydrogen is doped in the coating.

MUILLA AINEILLA SEOSTETTU HIILINITRIDICARBON NITRIC COMPOUND WITH OTHER SUBSTANCES

15 Hiilinitridin seostaminen alkalimetallilla, harvinaisella maametallilla ja/tai alkali-maametallilla tuottaa pinnoitteen, jolla kyseiselle seostusaineelle tunnusomaiset fluoresenssi- ja/tai kromatografiset ominaisuudet. Seostusaineena voidaan tällöin käyttää esimerkiksi ceriumia, europiumia, samariumia, neodymiumia, praseodymiumia, erbiumia, ytterbiumia, holmiumia tai terbiumia. Mikäli alkali-20 metallia, harvinaista maametallia tai alkali-maametallia käytetään, sen tyypillinen paino-osuus kohtiomateriaalissa on 1-30% tai jopa alle 1%.The doping of carbon nitride with an alkali metal, a rare-earth metal and / or an alkaline-earth metal produces a coating having the fluorescence and / or chromatographic properties characteristic of the dopant. Ceramic, europium, samarium, neodymium, praseodymium, erbium, ytterbium, holmium or terbium may be used as the dopant. If an alkali-20 metal, a rare-earth metal or an alkaline-earth metal is used, its typical weight percentage in the target material is 1-30% or even less than 1%.

Grafiittinen hiili, amorfinen hiili ja pyrolyyttinen hiili ovat seosaineina läsnä lähes väistämättä kaikissa hiilinitridikohtiosta laserablatoimalla tehdyissä pinnoit-teissä, koska osa ablaatiotapahtumassa syntyvän plasman hiiliatomeista muo-o 25 dostaa kiinteytyessään näitä hiilen eri allotrooppisia muotoja. KohtiomateriaalinGraphite carbon, amorphous carbon, and pyrolytic carbon are almost inevitably present as alloy coatings in all coatings made from the carbon nitride target by laser blasting, since some of the carbon atoms in the plasma generated during the ablation process form these various allotropic forms of carbon when solidified. the target material

CvJCVJ

^ ja prosessiparametrien sopivalla valinnalla voidaan päästä myös siihen, että ^ syntyvässä pinnoitteessa on seostusaineena seosta, jossa on grafiittisen, 00 amorfisen tai pyrolyyttisen hiilen lisäksi nanotimantteja.By appropriate selection of process parameters, it can also be achieved that the resulting coating contains an alloying agent containing, in addition to graphitic, 00 amorphous or pyrolytic carbon, nanoparticles.

CCCC

Jotkin seostetusta hiilinitridistä valmistetut pinnoitteet voivat olla hydrofiilisiä jo-Some coatings made of doped carbon nitride may be hydrophilic.

CVJCVJ

55 30 pa niin häiritsevässä määrin, että pinnoite irtoaa substraatista absorboituaan ^ liikaa vettä ympäröivästä ilmasta. Pinnoitteen hydrofiilisyyttä voidaan vähentää ° (eli sen hydrofobisuutta lisätä) käyttämällä seostusaineena fluoropolymeeriä, joista erityisen edullinen seostusaine on polytetrafluorieteeni. Fluoropolymeerin tai fluoropolymeerien käyttö seostusaineena voi myös parantaa pinnoitteen li- 19 kaantumisesto-ominaisuuksia, vähentää kitkaa ja lisätä kulutuskestävyyttä. On todettu, että pieninä määrinä hiilinitridipinnoitteeseen lisätty fluoropolymeeri ei ole samalla tavalla kuumuudelle arkaa kuin fluoropolymeeri sinänsä. Keksinnön suoritusmuodon mukaisen, fluoropolymeerillä seostetun hiilinitridipinnoit-5 teen hyvään lämmönkestoon vaikuttaa edullisella tavalla hiilinitridimateriaalin hyvä lämmönjohtavuus.55 to 30 Pa so disturbingly that the coating is released from the substrate after absorbing too much water from the ambient air. The hydrophilicity of the coating can be reduced (i.e. its hydrophobicity increased) by using a fluoropolymer as a dopant, of which polytetrafluoroethylene is a particularly preferred dopant. The use of a fluoropolymer or fluoropolymers as an alloying agent may also improve the anti-fouling properties of the coating, reduce friction and increase wear resistance. It has been found that the fluoropolymer added in small amounts to the carbon nitride coating is not as heat sensitive as the fluoropolymer itself. The good heat resistance of the fluoropolymer doped carbon nitride coating according to an embodiment of the invention is advantageously influenced by the good thermal conductivity of the carbon nitride material.

Fluoropolymeereillä saavutettava muunneltavuus pinnoitemateriaaleissa on niin suurta, että yleisesti ottaen keksinnön erään suoritusmuodon mukaisessa pinnoitemateriaalissa seostusaineena käytetyn fluoropolymeerin atomiluku-10 määräosuus on 1 - 99 % pinnoitemateriaalista, jolloin hiilinitridin atomiluku-määräosuus on 1 - 99 % pinnoitemateriaalista.Fluoropolymers have a high degree of modifiability in coating materials that, in general, the fluoropolymer used as an alloying agent in a coating material according to one embodiment of the invention has an atomic proportion of from 1 to 99% of the coating material, with carbonitride having from 1 to 99%.

Kaikki tässä selityksessä esitetyt hiilinitridin seostusaineet ja -tavat ovat keskenään yhdisteltävissä. Esimerkiksi vaikka kuvan 5 esittämä ternääridiagrammi kuvaa erityisesti vain kolmen alkuaineen keskinäisiä määräsuhteita pinnoit-15 teessä, se ei tarkoita, etteikö pinnoitteessa voisi olla näiden kolmen aineen lisäksi myös muita aineita. Voidaan esimerkiksi tehdä erittäin hyvin näkyvää valoa läpäisevä pinnoite seostamalla hiilinitridiä boorinitridillä, huolehtia samalla kyseisen pinnoitteen riittävästä hydrofobisuudesta käyttämällä seostusaineena myös fluoropolymeeriä ja lisäksi säätää pinnoitteen kromatografisia ja/tai fluo-20 resenssiominaisuuksia käyttämällä seostusaineena myös harvinaista maame-tallia kuten ceriumia, europiumia, samariumia, neodymiumia, praseodymiumia, erbiumia, ytterbiumia, holmiumia tai terbiumia. Eri seostusaineita voidaan käyttää homogeenisesti läpi koko pinnoitteen tai pinnoitteeseen voidaan muodostaa kerroksia ja/tai alueita, joilla seostusaineiden pitoisuudet ovat erilaisia.All carbon nitride doping materials and methods disclosed herein are compatible with one another. For example, although the ternary diagram in Figure 5 specifically depicts the relative proportions of only three elements in the coating, it does not mean that the coating may contain substances other than these three. For example, a highly visible light-transmitting coating may be made by doping carbon nitride with boron nitride while maintaining sufficient hydrophobicity of the coating by using a fluoropolymer as the dopant, and further adjusting the chromatographic and / or fluorescence properties of the coating using , praseodymium, erbium, ytterbium, holmium or terbium. The various dopants may be applied homogeneously throughout the coating or layers and / or regions of varying dopant concentrations may be formed on the coating.

CO 25 LED-KOMPONENTTI JA LED-KOMPONENTIN KOTELOCO 25 LED COMPONENT AND LED COMPONENT CASE

δ c\j ^ Kuva 11 esittää kaavamaisesti LED-komponenttia, jossa on pn-liitoksen sisäl- ^ tävä puolijohdesiru 1101, siihen liitetyt johtimet 1102 sekä valettu muovikupu 00 1103, jonka tehtävä on suojata sähköisiä osia ja suunnata sähkömagneettista | säteilyä, joka syntyy pn-liitoksessa oikeanlaisen sähkövirran seurauksena, cvj 30 Sähkömagneettisen säteilyn syntymistä nimitetään elektroluminenssiksi. Muo- g vikupua 1103 voidaan nimittää myös LED-komponentin koteloksi, vaikka se on ^ tässä tapauksessa kiinteä, erottamaton osa itse LED-komponenttia.Fig. 11 schematically illustrates an LED component having a pn junction semiconductor chip 1101, conductors 1102 connected thereto, and a molded plastic dome 00 1103 for protecting electrical components and directing electromagnetic | radiation generated in the pn junction as a result of the correct electric current, cvj 30 The generation of electromagnetic radiation is called electroluminescence. The other bug 1103 may also be referred to as the housing of the LED component, although it is in this case an integral, integral part of the LED component itself.

CVJCVJ

Kuva 12 esittää kaavamaisesti LED-komponenttia, jossa useita puolijohdesiru-ja 1201 on kiinnitetty yhteiselle substraatille 1202. Johtimet 1203 muodostavat 20 tarvittavat sähköä johtavat yhteydet puolijohdesirujen 1201 välille sekä puoli-johdesiruista 1201 substraatin 1202 alapinnalla oleviin liitäntäalueisiin 1204. Muovista tai kumista (esimerkiksi silikonikumista) valmistettu LED-komponentin kotelo 1205 voidaan liittää substraatista 1202, puolijohdesiruista 5 1201, johtimista 1203 ja liitäntäalueista 1204 koostuvan kokonaisuuden päälle siten, että valmiissa LED-komponentissa LED-komponentin kotelo 1205 peittää puolijohdesirut 1201, suojaa LED-komponentin sähköisiä osia ja suuntaa sähkömagneettista säteilyä, joka syntyy puolijohdesirujen 1201 sisältämissä pn-liitoksissa oikeanlaisen sähkövirran seurauksena.Figure 12 schematically illustrates an LED component in which a plurality of semiconductor chips and 1201 are attached to a common substrate 1202. Wires 1203 provide the necessary conductive connections between semiconductor chips 1201 and semiconductor chips 1201 to the connection areas 1204 on the underside of substrate 1202. fabricated LED component housing 1205 may be mounted on a complete assembly of substrate 1202, semiconductor chips 51201, conductors 1203, and interface portions 1204 such that, in the finished LED component, LED component housing 1205 covers semiconductor chips 1201, shields the electrical components of the LED component, and resulting from the correct electric current in the pn junctions contained in the semiconductor chips 1201.

10 Yksittäisessä LED-komponentissa voi olla myös kaksi tai useampia LED-komponentin koteloja (esimerkiksi päällekkäin tai limittäin), tai yksittäinen LED-komponentin kotelo voi valmiiksi kootussa kokonaisuudessa kattaa kaksi tai useampia LED-komponentteja. Kuvissa 11 ja 12 esitetyt LED-komponenttien ja niiden koteloiden muodot ja rakenteet ovat vain esimerkkejä lukuisista eri 15 vaihtoehdoista eivätkä ne sulje pois esillä olevan keksinnön soveltamista muunlaisiin LED-komponentteihin tai muunlaisiin LED-komponenttien koteloihin.A single LED component may also have two or more LED component housings (e.g., overlapping or overlapping), or a single LED component housing may comprise two or more LED components in a pre-assembled assembly. The shapes and structures of the LED components and their enclosures shown in Figures 11 and 12 are merely exemplary of a plurality of alternatives and do not exclude the application of the present invention to other types of LED components or other types of LED component enclosures.

Tietty pn-liitos säteilee sähkömagneettista säteilyä vain tietyllä aallonpituudella, joka määräytyy puolijohdemateriaalin ns. energia-aukon leveydestä. LED-20 komponenteilla on mahdollista tuottaa muunkin väristä valoa, mutta tämä edellyttää joko useiden sellaisten puolijohdesirujen samanaikaista käyttöä, joilla on eri levyinen energia-aukko, tai fluoresoivan konversiomateriaalin käyttöä puoli-johdesirun ympärillä.A particular pn junction emits electromagnetic radiation only at a specific wavelength, which is determined by the so-called "wavelength" of the semiconductor material. the width of the energy gap. LED-20 components can produce other colored light, but this requires either the simultaneous use of multiple semiconductor chips with different widths of energy gap, or the use of fluorescent conversion material around the semiconductor chip.

Kuvassa 11 on kaavamaisesti esitetty pinnoite 1104, joka on muovikuvun 1103 co 25 siinä ulkopinnassa, joka näkyy LED-komponentin tuottaman valon ensisijaises- ^ ta katselusuunnasta. Puolijohdesirun 1101 materiaali(t) on valittu niin, että g elektroluminenssi tuottaa ultravioletti- tai lähes ultraviolettisäteilyä (siis säteilyä, c\j joka on lyhyempiaaltoista kuin ainakin suurin osa näkyvästä valosta). PinnoiteFigure 11 is a schematic representation of the coating 1104 on the outer surface of the plastic dome 1103 co 25, which is visible from the primary viewing direction of the light produced by the LED component. The material (s) of the semiconductor chip 1101 are selected such that g electroluminescence produces ultraviolet or near ultraviolet radiation (i.e., radiation of a shorter wavelength than at least most of the visible light). Coating

CMCM

x 1104 sisältää yhtä tai useampaa fluoresoivaa materiaalia, joka virittyy puoli- * 30 johdesirun 1101 tuottaman säteilyn vaikutuksesta ja tuottaa viritystilan lauetes- sa näkyvää valoa halutulla aallonpituudella tai halutuilla aallonpituuksilla, ox 1104 contains one or more fluorescent materials excited by radiation produced by a semiconductor chip 1101 and produces light visible at the desired wavelength or wavelengths when excited,

LOLO

^ Vastaavasti kuvassa 12 on kaavamaisesti esitetty pinnoite 1206, joka on tässä o ^ tapauksessa LED-komponentin kotelon 1205 sisäpinnassa. Toiminta-ajatus on sama kuin kuvassa 11, eli puolijohdesirujen 1201 elektroluminenssilla tuottama 35 lyhyempiaaltoinen sähkömagneettinen säteily muuntuu pinnoitteessa 1206 21 fluoresenssi-ilmiön vaikutuksesta näkyväksi valoksi halutulla aallonpituudella tai halutuilla aallonpituuksilla. Kuvissa 11 ja 12 esitettyjen pinnoiteratkaisujen lisäksi tai asemesta fluoresoivaa ainetta voidaan sekoittaa myös materiaaliin, josta LED-komponentin kotelo tehdään.Similarly, Fig. 12 is a schematic representation of the coating 1206, which in this case is on the inner surface of the LED component housing 1205. The concept of operation is the same as in Figure 11, that is, the 35 shorter-wave electromagnetic radiation produced by the electroluminescence of the semiconductor chips 1201 is transformed by the fluorescence phenomenon in the coating 1206 21 into visible light at the desired wavelength or wavelengths. In addition to or instead of the coating solutions shown in Figures 11 and 12, the fluorescent agent may also be mixed with the material from which the LED component housing is made.

5 Fluoresoiva LED-komponentti on sinänsä tunnettu, mutta tekniikan tason mukaisissa ratkaisuissa on usein jouduttu turvautumaan sellaisiin fluoresoiviin aineisiin, joiden saanti voi olla rajoitettua tai joiden käyttöön ja käsittelyyn liittyy riskejä tai mahdollisia haittoja. Tyypillisesti fluoresenssivalon haluttu väri edellyttää tekniikan tason mukaisissa LED-komponenteissa erilaisten harvinaisten 10 maametallien käyttöä. Kyseisiä maametalleja saadaan vain louhimalla ja niiden tuotannosta vastaa tämän tekstin kirjoittamisen aikaan 90-prosenttisesti Kiina. Koska maametallien saatavuus on rajattu, LED-komponenttien maailmanlaajuinen, kustannustehokas ja ekologisesti kestävä käyttöönotto vaatii sellaisia uusia fluoresenssiratkaisuja, jotka perustuvat yleisesti saatavilla ole-15 viin, edullisesti vaarattomiin alkuaineisiin.5 The fluorescent LED component is known per se, but prior art solutions have often had to rely on fluorescent materials that may have limited availability or have risks or potential drawbacks in their use and handling. Typically, the desired color of the fluorescent light requires the use of various rare earth metals in prior art LED components. These earth metals are only extracted by mining and 90% of their production at the time of writing is China. Due to the limited availability of earth metals, the global, cost-effective and ecologically sustainable deployment of LED components requires novel fluorescence solutions based on commonly available, preferably non-hazardous, elements.

Esillä olevan keksinnön erään suoritusmuodon mukaisesti LED-komponentissa ja/tai LED-komponentin kotelossa käytetään pinnoitetta, joka sisältää seostettua hiilinitridiä. Esimerkiksi nanotimanteilla ja/tai boorikarbidilla seostettu hiilinit-ridi tuottaa ultraviolettiherätteelle altistettuna fluoresenssisäteilyä niin leveällä 20 näkyvän valon aallonpituusalueella, että fluoresenssisäteilyn voidaan sanoa olevan valkoista valoa. Nanotimanteilla seostettu hiilinitridi voi herätteen puuttuessa näyttää ihmissilmin katsottuna esimerkiksi tumman harmaalta, jolloin tällaisen pinnoitteen käytöllä voidaan saada aikaan mielenkiintoisia ja jännittäviä kontrasteja sen mukaan, onko pinnoitetta sisältävässä LED-komponentissa 25 sähkövirta päällä vai ei.According to an embodiment of the present invention, a coating containing doped carbon nitride is used in the LED component and / or the LED component housing. For example, carbon nitride doped with nano-diamonds and / or boron carbide produces fluorescence radiation when exposed to ultraviolet excitation in such a wide wavelength range of visible light that the fluorescence radiation can be said to be white light. In the absence of excitation, carbon nitride doped with nano-diamonds may, for example, appear to the human eye as dark gray, whereby the use of such a coating can provide interesting and exciting contrasts depending on whether or not the LED component containing the coating is energized.

COC/O

§ OPTINEN KOMPONENTTI§ OPTICAL COMPONENT

ii

COC/O

^ Kuva 13 esittää kaavamaisesti näyttöelementtiä 1301, jonka suojana on opti- 00 nen komponentti 1302. Tässä tapauksessa optinen komponentti 1302 on vain | suoja, jonka tehtävä on sallia näytön 1301 esittämän kuvan, tekstin tms. tar- c\j 30 kasteleminen pääasiallisesta käyttösuunnasta, eli kuvan 13 tapauksessa yl- g häältä. Lisäksi suoja 1302 nimensä mukaisesti suojaa näyttöä 1301 kosketuk- ^ silta ja muilta ympäristön vaikutuksilta. Tällaiset suojat valmistetaan tyypillisesti 00 läpinäkyvästä muovista tai lasista ja niitä käytetään kaikenlaisissa elektronisis sa laitteissa, kuten kannettavissa viestinlaitteissa, televisioissa, tietokoneiden 35 näytöissä, kodinkoneissa, kulkuneuvoissa, leluissa ja niin edelleen. Muita ylei- 22 sesti käytettyjä optisia komponentteja ovat esimerkiksi erilaiset linssit (kuten silmälasien linssit), peilit ja prismat.Figure 13 schematically shows a display element 1301 protected by an optical component 1302. In this case, the optical component 1302 is only | a guard designed to allow the image, text, etc. displayed by the display 1301 to be wetted from the main direction of use, i.e., in the case of image 13, from above. In addition, the shield 1302, as its name implies, shields the display 1301 from touch and other environmental influences. Such shields are typically made of 00 transparent plastic or glass and are used in all kinds of electronic devices such as portable communication devices, televisions, computer screens, household appliances, vehicles, toys and so on. Other commonly used optical components include, for example, various lenses (such as spectacle lenses), mirrors, and prisms.

Edulliset läpinäkyvät muovit kuten polykarbonaatti ovat usein melko pehmeitä ja naarmuuntumisherkkiä ja niillä voi olla muitakin ominaisuuksia, jotka ovat 5 epäedullisia optisissa komponenteissa. On sinänsä tunnettua käyttää optisissa komponenteissa erilaisia pinnoitteita, joilla pyritään esimerkiksi parantamaan pinnan kulutuskestoa, vähentämään haitallisia heijastuksia tai helpottamaan puhdistusta.Inexpensive transparent plastics, such as polycarbonate, are often quite soft and scratch-sensitive and may have other properties that are disadvantageous in optical components. It is known per se to use various coatings on optical components to improve, for example, surface wear resistance, reduce harmful reflections, or facilitate cleaning.

Kuvassa 13 on kaavamaisesti esitetty optisen komponentin pinnoite 1303, joka 10 on seostettua hiilinitridiä. Seostusaineen tai -aineiden valinnalla voidaan saavuttaa useita hyvin edullisia ominaisuuksia. Esimerkiksi boorinitridillä seostettu hiilinitridipinnoite on erittäin hyvin läpinäkyvä näkyvän valon aallonpituuksilla ja huomattavasti kovempi kuin useat optisten komponenttien yleisesti käytetyt raaka-aineet, jolloin sillä voidaan parantaa merkittävästi optisen komponentin 15 pinnan kulutuskestävyyttä. Fluoropolymeeriseostuksella voidaan luoda pinnoitteeseen lipofobisuutta eli vähentää rasvan tarttumista pintaan, mikä vähentää näkyvien sormenjälkien muodostumista (ns. anti-fingerprint-ominaisuus). Käyttämällä seostusaineena yhtä tai useampaa harvinaista maametallia, alkalime-tallia tai alkali-maametallia voidaan tuottaa pinnoitteeseen aallonpituusselektii-20 visyyttä ja/tai halutun kaltaista fluoresenssia.Figure 13 schematically shows an optical component coating 1303 of 10 doped carbon nitride. The choice of dopant or substances can achieve a number of very advantageous properties. For example, boron nitride doped carbon nitride coating is very transparent at visible light wavelengths and significantly harder than many commonly used raw materials for optical components, thereby significantly improving the surface wear resistance of the optical component 15. Fluoropolymer blends can create lipophobicity in the coating, reducing the adhesion of grease to the surface, thus reducing the appearance of visible fingerprints (so-called anti-Fingerprint property). By using one or more rare earth metals, alkali metals or alkaline earth metals as the dopant, a wavelength selectivity and / or the desired fluorescence can be produced in the coating.

KOTELOHOUSING

Vaikka edellä on selostettu kuvaa 13 erityisesti optista komponenttia ajatellen, monet edellä esitetyistä näkökohdista voidaan suoraan yleistää laitekoteloiden sellaisiinkin osiin, joilta ei ensisijaisesti edellytetä läpinäkyvyyttä tai muita opti- eo 5 25 siä ominaisuuksia. Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisesti voidaan tehdä ^ pinnoite kannettavan tai muuten käsin käsiteltävän laitteen sellaiseen kotelo- 9 osaan, jossa ei haluta sormenjälkien tulevan näkyviin tai jonka halutaan ylei-Although image 13 is described above with particular reference to the optical component, many of the foregoing aspects may be directly generalized to those parts of the enclosures which do not primarily require transparency or other optical features. According to one embodiment of the invention, a coating may be applied to a housing part of a portable or otherwise hand-operable device where fingerprinting is not desired or is not desired.

CMCM

cm semmin olevan likaa hylkivä ja/tai helposti puhdistettava.cm is more dirt repellent and / or easy to clean.

XX

£ LASTUAVA TYÖKALU£ CUTTING TOOL

C\JC \ J

S 30 Lastuavassa työstössä eräitä merkittäviä ja tavoittelemisen arvoisia ominai- 5 suuksia ovat lastuavan työkalun hyvä leikkaavuus ja kulutuksen kesto. NiitäS 30 Some important and worthwhile features in the machining process are the high cutting ability and wear resistance of the cutting tool. Them

CMCM

voidaan parantaa pinnoittamalla lastuava työkalu tai ainakin sen terän kriittisimmät kohdat pinnoitteella, jolla on hyvä adheesio työkalun tai terän materiaaliin, joka on sopivan kovaa ja jolla on edulliset tribologiset ominaisuudet.can be improved by coating the cutting tool, or at least the most critical points of its blade, with a coating having good adhesion to the material of the tool or blade, which is suitably hard and has favorable tribological properties.

2323

Kuva 14 esittää kaavamaisena poikkileikkauksena lastuavan työkalun terää, joka on tässä tapauksessa sorvin terä. Terämateriaali 1401 on pinnoitettu seostetulla hiilinitridipinnoitteella 1402 ainakin niiltä osin, jotka joutuvat kosketuksiin työstettävän materiaalin kanssa. Pinnoite voi olla esimerkiksi lämmite-5 tylle substraatille (=terämateriaalille) tehty, boorinitridillä seostettu hiilinitridipin-noite, jolloin sen kovuus voi olla pencil hardness -asteikolla jopa 10H. Boorinit-ridin lisäksi tai asemesta hiilinitridin seostusaineena tai -aineina voidaan käyttää nanotimantteja, muita hiilen allotrooppisia muotoja, boorikarbidia, vetyä, typpeä tai fluoropolymeeriä.Fig. 14 is a schematic cross-section of a cutting tool blade, in this case a lathe blade. The blade material 1401 is coated with a doped carbon nitride coating 1402, at least to the extent that it comes into contact with the material being processed. The coating may be, for example, a boron nitride doped carbon nitride coating on a warm-to-silent substrate (= blade material) with a hardness of up to 10H on a pencil hardness scale. In addition to, or in place of, boron nitride, carbon nitride doping agent (s) may be used, such as nano-diamonds, other carbon allotropic forms, boron carbide, hydrogen, nitrogen or fluoropolymer.

COC/O

δδ

CvJCVJ

ώ cpώ cp

CvJCVJ

CvJCVJ

XX

XX

Q.Q.

CvJCVJ

δ ir> δδ and> δ

CvJCVJ

Claims (26)

1. Mälmaterial (201) för ytbeläggning av ett substrat (205) genom laserab-latering, vilket mälmaterial (201) innehäller grafitisk kolnitrid och dopämne för att ändra egenskaperna hos beläggningen (206, 306) som skall bildas jämfört 5 med en ren kolnitridbeläggning, kännecknat av att -mälmaterialets (201) densitet är ätminstone 70% och fördelaktigt över 80% av mälmaterialets (201) teoretiska densitet - partikelstorleken av det i mälmaterialet (201) befintliga dopämnet är högst 30 10 mikrometer och - dopämnet innehäller ätminstone en av följande: nanodiamanter (202), borni-trid, borkarbid.1. Melting material (201) for coating a substrate (205) by laser abrasion, which means contains graphitic carbon nitride and dopant to change the properties of the coating (206, 306) to be formed compared to a pure carbon nitride coating, characterized in that the density of the grinding material (201) is at least 70% and advantageously above 80% of the theoretical density of the grinding material (201) - the particle size of the dopant present in the grinding material (201) is at most 30 microns and - the dopant contains at least one of the following: nanodiamonds (202), boron nitride, boron carbide. 2. Mälmaterial (201) enligt patentkrav 1, kännetecknat av att nanodiaman-ternas (202) viktandel i mälmaterialet (201) är fördelaktigt 1 - 50 %, mera för- 15 delaktigt 1 - 20 % och fördelaktigast 1-10 %.Mill material (201) according to claim 1, characterized in that the weight ratio of the nanodiamonds (202) in the mill material (201) is advantageously 1 - 50%, more advantageously 1 - 20% and most preferably 1-10%. 3. Mälmaterial (201) enligt patentkrav 1, kännetecknat av att atomfraktion-en av bornitrid och/eller borkarbid som används som dopämne är 10 - 90 % av mälmaterialet (201), och atomfraktionen av kolnitrid är 10 - 90 % av mälmaterialet (201). 20Mill material (201) according to claim 1, characterized in that the atomic fraction of boron nitride and / or boron carbide used as a dopant is 10 - 90% of the mill material (201), and the atomic fraction of carbon nitride is 10 - 90% of the mill material (201 ). 20 4. Mälmaterial (201) enligt patentkrav 1, kännetecknat av att dopämnet in- nehällerfluoropolymer. δMelting material (201) according to claim 1, characterized in that the dopant contains a pouring fluoropolymer. δ ^ 5. Mälmaterial (201) enligt patentkrav 4, kännetecknat av att atomfraktion- 0 en av fluoropolymer som används som dopämne är 1-99 % av mälmaterialet (201) , och atomfraktionen av kolnitrid är 1 - 99 % av mälmaterialet (201). CC 0 0 05. Mill material (201) according to claim 4, characterized in that the atomic fraction of fluoropolymer used as a dopant is 1-99% of the mill material (201), and the atomic fraction of carbon nitride is 1-99% of the mill material (201). CC 0 0 0 6. Beläggning (206, 306), som innehäller fran ett specifikt mal (201) genom laserablatering producerad grafitisk kolnitrid och dopämne för att ändra egen-cn ^ skaperna hos en beläggning (206, 306) jämfört med en ren kolnitritbeläggning, o kännetecknad av att dopämnet innehäller en av följande: nanodiamanter (202) , bornitrid, borkarbid.6. Coating (206, 306) containing from a specific template (201) laser-graphite carbon dioxide and dopant produced by laser ablating to change the properties of a coating (206, 306) as compared to a pure carbon nitrite coating, characterized by that the dopant contains one of the following: nanodiamonds (202), boron nitride, boron carbide. 7. Beläggning (206, 306) enligt patentkrav 6, kännetecknad av att nanodiamanternas (207) viktandel i beläggningen (206, 306) är fördelaktigt 1 -50 %, mera fördelaktigt 1 - 20 % och fördelaktigast 1-10 %.Coating (206, 306) according to claim 6, characterized in that the weight ratio of the nanodiamonds (207) in the coating (206, 306) is advantageous 1 -50%, more advantageous 1-20% and most advantageously 1-10%. 8. Beläggning (206, 306) enligt patentkrav 6, kännetecknad av att sp3-5 kristallina omraden, som härstammar fran mälmaterialets (201) nanodiamanter (202), formar kärnbildandecentra (208), som omges av kolnitridens andel i beläggningen (206, 306), varvid bindningar av sp3-typen är mera allmänna än i kolnitrid i allmänhet.Coating (206, 306) according to claim 6, characterized in that the sp3-5 crystalline regions, which originate from the nanodiamonds (202) of the molten material (201), form nucleation centers (208), which are surrounded by the carbon nitride portion in the coating (206, 306). ), wherein sp3-type bonds are more general than carbon nitride in general. 9. Beläggning (206, 306) enligt patentkrav 6, kännetecknad av att atom-10 fraktionen av bornitrid och/eller borkarbid som använts som dopämne är 10 - 90. av beläggningens (206, 306) material, och kolnitridens atomfraktion är 10 - 90 % av beläggningens (206, 306) material.Coating (206, 306) according to claim 6, characterized in that the atomic fraction of boron nitride and / or boron carbide used as a dopant is 10 - 90. of the material of the coating (206, 306), and the atomic fraction of carbon nitride is 10 - 90. % of the coating (206, 306) material. 10. Beläggning (206, 306) enligt patentkrav 6, kännetecknad av att den in-nehäller bor, koi och kväve som en BC2N-fas.Coating (206, 306) according to claim 6, characterized in that it contains boron, koi and nitrogen as a BC2N phase. 11. Beläggning (206, 306) enligt patentkrav 6, kännetecknad av att dopäm- net innehäller väte.Coating (206, 306) according to claim 6, characterized in that the dopant contains hydrogen. 12. Beläggning (206, 306) enligt patentkrav 6, kännetecknad av att dopäm-net innehäller grafitisk, amorfisk eller pyrolytisk koi eller en blandning som föru-tom grafitisk, amorfisk eller pyrolytisk koi innehäller nanodiamanter (202).Coating (206, 306) according to claim 6, characterized in that the dopant contains graphitic, amorphous or pyrolytic koi or a mixture containing, for example, graphitic, amorphous or pyrolytic koi, nanodiamonds (202). 13. Beläggning (206, 306) enligt patentkrav 6, kännetecknad av att dopäm- net innehäller fluoropolymer. coCoating (206, 306) according to claim 6, characterized in that the dopant contains fluoropolymer. co 14. Beläggning (206, 306) enligt patentkrav 6, kännetecknad av att dopäm- ^ net innehäller en ovanlig jordmetall, alkalimetall eller alkalisk jordmetall. ώCoating (206, 306) according to claim 6, characterized in that the dopant contains an unusual soil metal, alkali metal or alkaline earth metal. ώ ^ 15. Belagt föremäl, materialet av vars beläggning (206, 306) innehäller grafi- 00 25 tisk kolnitrid och dopämne för att ändra beläggningens (206, 306) egenskaper £ jämfört med en ren kolnitridbeläggning, kännetecknat av att dopämnet inne- c\i häller ätminstone en av följande: nanodiamanter (202), bornitrid, borkarbid. σϊ LO15. Coated article, the material of whose coating (206, 306) contains graphical carbon nitride and dopant to change the properties of the coating (206, 306) as compared to a pure carbon nitride coating, characterized in that the dopant contains contains at least one of the following: nanodiamonds (202), boron nitride, boron carbide. σϊ LO ^ 16. Belagt föremäl enligt patentkrav 15, kännetecknat av att dopämnet inne- S häller väte.16. Coated article according to claim 15, characterized in that the dopant contains hydrogen. 17. Belagt föremäl enligt patentkrav 15, kännetecknat av att dopämnet inne-häller grafitisk, amorfisk eller pyrolytisk koi eller en blandning som förutom gra-fitisk, amorfisk eller pyrolytisk koi innehäller nanodiamanter (202).Coated article according to claim 15, characterized in that the dopant contains graphitic, amorphous or pyrolytic koi or a mixture which, in addition to graphitic, amorphous or pyrolytic koi, contains nanodiamonds (202). 18. Belagt föremäl enligt patentkrav 15, kännetecknat av att dopämnet inne-5 hällerfluoropolymer.Coated article according to claim 15, characterized in that the dopant contains 5 fluoropolymer. 19. Belagt föremäl enligt patentkrav 15, kännetecknat av att dopämnet inne-häller ovanligt jordmetall, alkalimetall eller alkalisk jordmetall.Coated article according to claim 15, characterized in that the dopant contains unusual soil metal, alkali metal or alkaline earth metal. 20. Belagt föremäl enligt patentkrav 15, kännetecknat av att det är ett spän-skärande verktyg.Coated article according to claim 15, characterized in that it is a clamping tool. 21. Belagt föremäl enligt patentkrav 20, kännetecknat av att det spänskä- rande verktygets beläggning (206, 306) innehäller bor, koi ooh kväve som en BC2N-fas.Coated article according to claim 20, characterized in that the coating (206, 306) of the clamping tool contains boron, koi and nitrogen as a BC2N phase. 22. Belagt föremäl enligt patentkrav 15, kännetecknat av att det är ett optiskt element (1302).Coated article according to claim 15, characterized in that it is an optical element (1302). 23. Belagt föremäl enligt patentkrav 15, kännetecknat av att det är en LED- komponent.Coated article according to claim 15, characterized in that it is an LED component. 24. Belagt föremäl enligt patentkrav 23, kännetecknat av att nämnda LED-komponent har anordnats att generera vitt ljus.Coated article according to claim 23, characterized in that said LED component is arranged to generate white light. 25. Belagt föremäl enligt patentkrav 15, kännetecknat av att det är ett fluo-20 rescerande fodral (1205) för en LED-komponent.Coated article according to claim 15, characterized in that it is a fluorescent case (1205) for an LED component. ” 26. Belagt föremäl enligt patentkrav 25, kännetecknat av att nämnda LED- o ^ komponentens fluorescerande fodral (1205) har väsentligt ett fluorescens- o spektrum för vitt ljus. CVJ CVJ X cc CL CVJ δ m δ CVJCoated article according to claim 25, characterized in that the fluorescent case (1205) of said LED-o component has essentially a white light fluorescence spectrum. CVJ CVJ X cc CL CVJ δ m δ CVJ
FI20115912A 2011-09-16 2011-09-16 Target material, coating and coated object FI123883B (en)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20115912A FI123883B (en) 2011-09-16 2011-09-16 Target material, coating and coated object
PCT/FI2012/050897 WO2013038067A1 (en) 2011-09-16 2012-09-17 Coating material
EP12769695.3A EP2773790A1 (en) 2011-09-16 2012-09-17 Coating material
JP2014530287A JP2014531514A (en) 2011-09-16 2012-09-17 Target materials, coatings, and coated objects
CN201280056594.7A CN104204271A (en) 2011-09-16 2012-09-17 Coating material
KR1020147010172A KR20140066762A (en) 2011-09-16 2012-09-17 Coating material

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20115912A FI123883B (en) 2011-09-16 2011-09-16 Target material, coating and coated object
FI20115912 2011-09-16

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI20115912A0 FI20115912A0 (en) 2011-09-16
FI20115912A FI20115912A (en) 2013-03-17
FI123883B true FI123883B (en) 2013-11-29

Family

ID=44718818

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20115912A FI123883B (en) 2011-09-16 2011-09-16 Target material, coating and coated object

Country Status (6)

Country Link
EP (1) EP2773790A1 (en)
JP (1) JP2014531514A (en)
KR (1) KR20140066762A (en)
CN (1) CN104204271A (en)
FI (1) FI123883B (en)
WO (1) WO2013038067A1 (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015048414A (en) * 2013-09-02 2015-03-16 日東電工株式会社 Insulating heat-conductive sheet
KR20170044170A (en) * 2014-08-21 2017-04-24 더 유니버시티 오브 리버풀 Two-dimensional carbon nitride material and method of preparation
US20160096967A1 (en) 2014-10-03 2016-04-07 C3Nano Inc. Property enhancing fillers for transparent coatings and transparent conductive films
KR101791983B1 (en) * 2016-02-04 2017-11-01 한국화학연구원 Transparent hard coating film with high hardness properties and Method of Manufacturing The Same
CN110231371A (en) * 2019-07-15 2019-09-13 新疆大学 A kind of Au/g-C3N4The preparation method of humidity-sensitive material
KR20220088418A (en) * 2019-10-23 2022-06-27 덴카 주식회사 Boron nitride powder and manufacturing method thereof, boron carbonitride powder, and composite material and heat dissipation member

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6537429B2 (en) * 2000-12-29 2003-03-25 Lam Research Corporation Diamond coatings on reactor wall and method of manufacturing thereof
JP4894103B2 (en) * 2001-07-24 2012-03-14 株式会社ブリヂストン Transparent conductive film and touch panel
FI20060178L (en) * 2006-02-23 2007-08-24 Picodeon Ltd Oy Surface coating procedure
WO2007096484A2 (en) * 2006-02-23 2007-08-30 Picodeon Ltd Oy Coating with carbon nitride and carbon nitride coated product
CN101748370B (en) * 2008-12-19 2011-11-30 中国科学院兰州化学物理研究所 Preparation method of textured diamond-like carbon composite film for water lubrication

Also Published As

Publication number Publication date
FI20115912A (en) 2013-03-17
JP2014531514A (en) 2014-11-27
WO2013038067A1 (en) 2013-03-21
CN104204271A (en) 2014-12-10
FI20115912A0 (en) 2011-09-16
EP2773790A1 (en) 2014-09-10
KR20140066762A (en) 2014-06-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI123883B (en) Target material, coating and coated object
Cao et al. A high-performance spectrally-selective solar absorber based on a yttria-stabilized zirconia cermet with high-temperature stability
Rabeau et al. Fabrication of single nickel-nitrogen defects in diamond by chemical vapor deposition
JP5203226B2 (en) Coating method
US20130104461A1 (en) Coating material, coating and coated object
US20090169871A1 (en) Method for Producing High-Quality Surfaces and a Product Having a High-Quality Surface
Bader et al. ALL OPTICAL INVESTIGATIONS OF COPPER OXIDE FOR DETECTION DEVICES.
US20070172660A1 (en) Carbon film
KR101392880B1 (en) Coating composite for sinking heat, heat sink coating that and manufacturing method of the heat sink
JP2009527644A5 (en)
Iordanescu et al. Structure and morphology of Cu-oxides films derived from PLD processes
Agapov et al. Protecting TERS probes from degradation: extending mechanical and chemical stability
CN102747325A (en) Preparation method for vanadium dioxide thin film and product thereof, and application of product
KR20110047191A (en) Use of a target for spark evaporation, and a method for producing a target suitable for the use
Einollahzadeh-Samadi et al. Effect of substrate temperature and deposition rate on the morphology and optical properties of Ti films
EP0504048A1 (en) Wire for coating by torch spraying and its use for depositing a quasi crystalline phase on a substrate
Ma et al. Blue-violet photoluminescence from amorphous Si-in-SiNx thin films with external quantum efficiency in percentages
Jung et al. Boron nitride nanoparticle phosphors for use in transparent films for deep-UV detection and white light-emitting diodes
Kaur et al. Growth and characterization of Cu2O and CuO thin films
Kleebe et al. B6O: A correlation between mechanical properties and microstructure evolution upon Al2O3 addition during hot pressing
Daudt et al. Effect of cage configuration in structural and optical properties of TiN films grown by cathodic cage discharge
Claeyssens et al. Phosphorus carbide thin films: experiment and theory
Yilbas et al. Laser embedding of TiC particles into the surface of phosphor bronze‐bearing material
Jacobsohn et al. Role of intericosahedral chains on the hardness of sputtered boron carbide films
Oujja et al. Synthesis of smooth amorphous thin films of silicon carbide with controlled properties through pulsed laser deposition

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 123883

Country of ref document: FI

Kind code of ref document: B

MM Patent lapsed