JPWO2014185420A1 - 保護膜、反射性部材、および保護膜の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
当該保護膜は、シリカ膜で構成され、
該シリカ膜は、波長632nmにおける消衰係数kが1×10−4以下、屈折率nが1.466以上であり、
カーボンの含有量が3原子%以下であることを特徴とする保護膜が提供される。
ガラス基板と、金属反射膜と、該金属反射膜を保護する保護膜とを有し、
前記保護膜は、シリカ膜で構成され、
該シリカ膜は、波長632nmにおける消衰係数kが1×10−4以下、屈折率nが1.466以上であり、
カーボンの含有量が3原子%以下であることを特徴とする反射性部材が提供される。
(a)ガラス基板の上部に、金属反射膜を成膜するステップと、
(b)前記金属反射膜の上部に、シリカ膜を成膜するステップと、
を有し、
前記(b)のステップは、圧力が2Pa以下の条件の、プラズマCVD法により実施されることを特徴とする製造方法が提供される。
(c)前記シリカ膜の上部に、シリカ膜よりも屈折率の高い膜を形成するステップ、
を有しても良い。
当該保護膜は、シリカ膜で構成され、
該シリカ膜は、波長632nmにおける消衰係数kが1×10−4以下、屈折率nが1.466以上であり、
カーボンの含有量が3原子%以下であることを特徴とする保護膜が提供される。
図1には、本発明の一実施例による反射性部材の概略的な断面図を示す。
次に、前述の図1に示したような本発明の一実施例による反射性部材100の製造方法の一例について説明する。なお、以下の製造方法は、単なる一例であって、本発明の一実施例による反射性部材100は、別の方法で製造されても良い。
(a)ガラス基板の上部に、金属反射膜を成膜するステップ(ステップS110)と、
(b)前記金属反射膜の上部に、プラズマCVD法により、圧力2Pa以下の条件下で、シリカ膜を成膜するステップ(ステップS120)と、
を有する。以下、各ステップについて詳しく説明する。
まず、ガラス基板が準備される。ガラス基板の組成は、特に限られない。
次に、ステップS110で得られた金属反射膜の上部に、シリカ製の保護膜(シリカ膜)が成膜される。
次に、図面を参照して、前述のような特徴を有する反射性部材の一適用例について説明する。
次に、low−Eガラス200を構成する各部材について、詳しく説明する。なお、以下の説明の一部は、図1に示した反射性部材100を構成する各部材(すなわち、ガラス基板110、金属反射膜120、および保護膜130)についても、同等に適用することができることは当業者には明らかである。
ガラス基板210は、その種類は、特に限られない。
第1の層220は、前述のように、ガラス基板210と第2の層230との間の密着性を向上させ、さらにLow−Eガラス200の可視光領域における透過率を向上させる役割を有する。
第2の層230は、前述のように、金属反射膜を含む層であり、第2の層230に到達した光は、ここで反射される。また、第2の層230を設けることで放射率が低下し、low−Eガラスを作製できる。
第3の層240は、前述のように、第4層の層250の成膜の際に、環境中の酸素が第2の層230の方に拡散することを抑制する役割を有する。
第4の層250は、第5の層260に比べて、屈折率の低い材料で構成される。第4の層250は、シリカ膜を含む。
第5の層260は、第4の層250に比べて、屈折率の高い材料で構成される。例えば、第5の層260は、波長550nmにおける屈折率nが1.7以上、消衰係数kが0.01以下の光学定数を有しても良い。
次に、図4を参照して、前述のような特徴を有する反射性部材の別の適用例について説明する。
次に、ミラー装置300を構成する各部材について、詳しく説明する。なお、以下の説明の一部は、図1に示した反射性部材100を構成する各部材(すなわち、ガラス基板110、金属反射膜120、および保護膜130)についても、同等に適用することができることは当業者には明らかである。
ガラス基板310は、Na2O含有量が4質量%以下で構成される限り、その種類は、特に限られない。ガラス基板210は、例えば、無アルカリ金属ガラス、またはAN100等であっても良い。
第1の層320は、前述のように、ガラス基板310と第2の層330との間の密着性を向上させる役割を有する。
第2の層330は、前述のように、金属反射膜を含む層であり、第2の層330に到達した光は、ここで反射される。
第3の層340は、前述のように、第4層の層350の成膜の際に、環境中の酸素が第2の層330の方に拡散することを抑制する役割を有する。
第4の層350は、第5の層360に比べて、屈折率の低い材料で構成される。第4の層350は、シリカ膜を含む。
第5の層360は、第4の層250に比べて、屈折率の高い材料で構成される。例えば、第5の層360は、波長550nmにおける屈折率nが1.7以上、消衰係数kが0.01以下の光学定数を有しても良い。
ここで、ミラー装置300は、前述の図1に示したような、「本発明による反射性部材の基本構造」部分を有する。すなわち、ミラー装置300において、ガラス基板310、第2の層330、および第4の層350は、それぞれ、図1に示した反射性部材100のガラス基板110、金属反射膜120、および保護膜130に対応する。
(サンプルA)
以下の方法で、ガラス基板の表面にシリカ膜を成膜することにより、予備試験1用サンプルを作製した。
前述のサンプルAと同様の方法により、ガラス基板の表面に、シリカ膜を有する予備試験用サンプル(以下、「サンプルB」と称する)を作製した。
前述の方法で作製したサンプルAおよびBを用いて、耐熱性評価試験を実施した。
(サンプル1)
以下の方法で、ガラス基板の表面に、第1のシリカ膜、金属チタン膜、および第2のシリカ膜を順次成膜することにより、保護膜の予備試験2用サンプルを作製した。
前述のサンプル1と同様の方法により、ガラス基板の表面に、第1のシリカ膜、金属チタン膜、および第2のシリカ膜を有する予備試験2用サンプル(以下、「サンプル2」と称する)を作製した。
前述のサンプル1と同様の方法により、ガラス基板の表面に第1のシリカ膜、金属チタン膜、および第2のシリカ膜を有する予備試験2用サンプル(以下、「サンプル3」と称する)を作製した。
前述のサンプル1と同様の方法により、ガラス基板の表面に、第1のシリカ膜、金属チタン膜、および第2のシリカ膜を有する予備試験2用サンプル(以下、「サンプル4」と称する)を作製した。
前述のサンプル1で使用したガラス基板の表面に、従来のスパッタ法により、第1のシリカ膜を成膜した。成膜時の成膜圧力は、0.27Paである。第1のシリカ膜の厚さは、50nm(目標値)とした。
前述の予備試験の結果から、シリカ膜の屈折率nが1.467を超えれば、シリカ膜が良好な酸素バリア性を発揮することが確認された。そこで次に、実際のlow−Eガラスの構成を備えるlow−Eガラスサンプルを作製し、この耐熱性の評価を行った。
low−Eガラスサンプル(low−Eガラスサンプル1)は、以下のように作製した。
low−Eガラスサンプル1と同様の層構成を備えるlow−Eガラスサンプル(low−Eガラスサンプル2)を作製した。ただし、このlow−Eガラスサンプル2では、第3の層(アルミニウムドープ亜鉛膜)の厚さは、4.5nmとした。
low−Eガラスサンプル1と同様の層構成を備えるlow−Eガラスサンプル(low−Eガラスサンプル3)を作製した。ただし、このlow−Eガラスサンプル3では、第3の層(アルミニウムドープ亜鉛膜)の厚さは、6nmとした。
low−Eガラスサンプル1と同様の層構成を備えるlow−Eガラスサンプル(low−Eガラスサンプル4)を作製した。ただし、このlow−Eガラスサンプル4では、第4の層は、スパッタ法により成膜した。スパッタ処理の条件には、前述の予備試験2のサンプル5において、第1のシリカ膜を成膜する際の条件と同じ条件を採用した。従って、第4の層の波長632nmにおける屈折率nは、1.4602であり、消衰係数kは、1×10−7未満であり、カーボンの含有量は、検出限界以下である。
low−Eガラスサンプル4と同様の層構成を備えるlow−Eガラスサンプル(low−Eガラスサンプル5)を作製した。ただし、このlow−Eガラスサンプル5では、第3の層(アルミニウムドープ亜鉛膜)の厚さは、4.5nmとした。
low−Eガラスサンプル4と同様の層構成を備えるlow−Eガラスサンプル(low−Eガラスサンプル6)を作製した。ただし、このlow−Eガラスサンプル6では、第3の層(アルミニウムドープ亜鉛膜)の厚さは、6nmとした。
low−Eガラスサンプル1〜6を用いて、耐熱試験を実施した。耐熱試験は、各low−Eガラスサンプルを、大気下730℃で3分間、熱処理することにより実施した。
low−Eガラスサンプル(low−Eガラスサンプル7)は、以下のように作製した。
low−Eガラスサンプル7と同様の層構成を備えるlow−Eガラスサンプル(low−Eガラスサンプル8)を作製した。ただし、このlow−Eガラスサンプル8では、第4の層(金属チタン膜)の厚さは、6nmとした。
low−Eガラスサンプル7と同様の層構成を備えるlow−Eガラスサンプル(low−Eガラスサンプル9)を作製した。ただし、このlow−Eガラスサンプル9では、第5の層(シリカ膜)を成膜する際の成膜圧力を、0.51Paとした。
low−Eガラスサンプル9と同様の層構成を備えるlow−Eガラスサンプル(low−Eガラスサンプル10)を作製した。ただし、このlow−Eガラスサンプル10では、第4の層(金属チタン膜)の厚さは、6nmとした。
low−Eガラスサンプル(low−Eガラスサンプル11)は、以下のように作製した。
low−Eガラスサンプル11と同様の層構成を備えるlow−Eガラスサンプル(low−Eガラスサンプル12)を作製した。ただし、このlow−Eガラスサンプル10では、第4の層(金属チタン膜)の厚さは、6nmとした。
low−Eガラスサンプル(low−Eガラスサンプル15)は、以下のように作製した。
low−Eガラスサンプル15と同様の層構成を備えるlow−Eガラスサンプル(low−Eガラスサンプル16)を作製した。ただし、このlow−Eガラスサンプル16では、ガラス基板の一方の表面に、第1の層(目標厚さ40nm)、第2の層(目標厚さ15nm)、第3の層(目標厚さ15nm)、第4の層(目標厚さ20nm)、および第5の層(目標厚さ65nm)、第6の層(目標厚さ18.5nm)、第7の層(目標厚さ5nm)、第8の層(目標厚さ25nm)、第9の層(目標厚さ5nm)を順次成膜して、low−Eガラスサンプル16を作製した。また、第3の層をニッケルとアルミニウムの窒化膜とし、50質量%のニッケルと50質量%のアルミニウムからなる合金ターゲットを用いて、パルスDC反応性スパッタリング法により、銀膜上に、ニッケルとアルミニウムの窒化物膜を成膜した。
low−Eガラスサンプル15と同様の層構成を備えるlow−Eガラスサンプル(low−Eガラスサンプル17)を作製した。ただし、このlow−Eガラスサンプル17では、ガラス基板の一方の表面に、第1の層(目標厚さ35nm)、第2の層(目標厚さ16nm)、第3の層(目標厚さ10nm)、第4の層(目標厚さ20nm)、および第5の層(目標厚さ60nm)、第6の層(目標厚さ19nm)、第7の層(目標厚さ5nm)、第8の層(目標厚さ25nm)、第9の層(目標厚さ5nm)を順次成膜して、low−Eガラスサンプル17を作製した。また、第3の層をチタンとアルミニウムの窒化膜とし、90質量%のチタンと10質量%のアルミニウムからなる合金ターゲットを用いて、パルスDC反応性スパッタリング法により、銀膜上に、チタンとアルミニウムの窒化物膜を成膜した。
low−Eガラスサンプル18と同様の層構成を備えるlow−Eガラスサンプル(low−Eガラスサンプル19)を作製した。ただし、このlow−Eガラスサンプル19では、第5の層の目標厚さを14.5nm、第6の層の目標厚さを10nm、第7の層の目標厚さを30nmとし、その他の層の目標厚さはlow−Eガラスサンプル18と同様とした。また、第6の層をニッケルとアルミニウムの窒化膜とし、50質量%のニッケルと50質量%のアルミニウムからなる合金ターゲットを用いて、パルスDC反応性スパッタリング法により、銀膜上に、ニッケルとアルミニウムの窒化物膜を成膜した。
low−Eガラスサンプル18と同様の層構成を備えるlow−Eガラスサンプル(low−Eガラスサンプル20)を作製した。ただし、このlow−Eガラスサンプル20では、第5の層の目標厚さを18nm、第6の層の目標厚さを11nmとし、その他の層の目標厚さはlow−Eガラスサンプル18と同様とした。また、第6の層をチタンとアルミニウムの窒化膜とし、90質量%のチタンと10質量%のアルミニウムからなる合金ターゲットを用いて、パルスDC反応性スパッタリング法により、銀膜上に、チタンとアルミニウムの窒化物膜を成膜した。
熱処理後の各low−Eガラスサンプルにおいて、分光光度計(HITACHI社製U4100)により、波長範囲250nm〜2500nmにおける分光透過率、および分光反射率測定を実施した。
前述の予備試験の結果から、シリカ膜の屈折率nが1.467を超えれば、シリカ膜が良好な酸素バリア性を発揮することが確認された。そこで次に、実際のミラー装置の構成を備えるミラーサンプルを作製し、この耐熱性の評価を行った。
ミラーサンプル(ミラーサンプル1)は、以下のように作製した。
ミラーサンプル1と同様の層構成を備えるミラーサンプル(ミラーサンプル2)を作製した。ただし、このミラーサンプルでは、第4の層は、プラズマCVD法により成膜した。プラズマCVD処理の条件には、前述の予備試験2のサンプル3において、第2のシリカ膜を成膜する際の条件と同じ条件を採用した。従って、第4の層の波長632nmにおける屈折率nは、1.469であり、消衰係数kは、1×10−7未満であり、カーボンの含有量は、検出限界以下である。
ミラーサンプル1と同様の層構成を備えるミラーサンプル(ミラーサンプル3)を作製した。ただし、このミラーサンプル3では、第4の層、すなわちシリカ膜は、通常のスパッタ法により成膜した。成膜条件には、前述の予備試験2のサンプル5において、第2のシリカ膜を成膜する際の条件と同じ条件を採用した。従って、第4の層の波長632nmにおける屈折率nは、1.4602であり、消衰係数kは、1×10−7未満である。
ミラーサンプル3と同様の層構成を備えるミラーサンプル(ミラーサンプル4)を作製した。ただし、このミラーサンプル4では、第5の層は、二酸化チタンではなく、窒化ケイ素(目標厚さ50nm)とした。
110 ガラス基板
120 金属反射膜
130 保護膜
200 low−Eガラス
210 ガラス基板
220 第1の層
230 第2の層
240 第3の層
250 第4の層
260 第5の層
300 ミラー装置
310 ガラス基板
320 第1の層
330 第2の層
340 第3の層
350 第4の層
360 第5の層
Claims (16)
- ガラス基板上に設置された金属膜を保護するため、前記金属膜の上部に配置された保護膜であって、
当該保護膜は、シリカ膜で構成され、
該シリカ膜は、波長632nmにおける消衰係数kが1×10−4以下、屈折率nが1.466以上であり、
カーボンの含有量が3原子%以下であることを特徴とする保護膜。 - 反射性部材であって、
ガラス基板と、金属反射膜と、該金属反射膜を保護する保護膜とを有し、
前記保護膜は、シリカ膜で構成され、
該シリカ膜は、波長632nmにおける消衰係数kが1×10−4以下、屈折率nが1.466以上であり、
カーボンの含有量が3原子%以下であることを特徴とする反射性部材。 - 前記金属反射膜は、銀または銀合金を含む、請求項2に記載の反射性部材。
- さらに、前記ガラス基板と前記金属反射膜の間に、金属窒化物、金属酸化物、および金属酸窒化物からなる群から選定された少なくとも一つの膜を有する、請求項2または3に記載の反射性部材。
- 前記シリカ膜の前記金属反射膜とは反対の側に、シリカ膜よりも屈折率の高い膜を有する、請求項2乃至4いずれか一つに記載の反射性部材。
- 前記シリカ膜よりも屈折率の高い膜は、シリコン窒化物膜である、請求項5に記載の反射性部材。
- 前記ガラス基板は、酸化ナトリウム含有量が4質量%以下のガラスである、請求項2乃至6のいずれか一つに記載の反射性部材。
- 前記請求項2乃至6のいずれか一つに記載の反射性部材を有することを特徴とする、Low−Eガラス。
- 前記請求項2乃至7のいずれか一つに記載の反射部材を有することを特徴とする、太陽熱発電システム用の2次ミラー
- ガラス基板上に設置された金属膜を保護するため、前記金属膜の上部に配置される保護膜の製造方法であって、
(a)ガラス基板の上部に、金属反射膜を成膜するステップと、
(b)前記金属反射膜の上部に、シリカ膜を成膜するステップと、
を有し、
前記(b)のステップは、圧力が2Pa以下の条件の、プラズマCVD法により実施されることを特徴とする製造方法。 - 前記(b)のステップによって成膜されるシリカ膜は、波長632nmにおける消衰係数kが1×10−4以下、屈折率nが1.466以上であり、カーボンの含有量が3原子%以下である、請求項10に記載の製造方法。
- 前記(a)のステップは、スパッタ法により実施される、請求項10または11に記載の製造方法。
- 前記(a)と(b)のステップはインライン方式により実施される、請求項10乃至12のいずれか一つに記載の製造方法。
- 前記金属反射膜は、銀または銀合金を含む、請求項10乃至13のいずれか一つに記載の製造方法。
- さらに、
(c)前記シリカ膜の上部に、シリカ膜よりも屈折率の高い膜を形成するステップ、
を有する、請求項10乃至14のいずれか一つに記載の製造方法。 - 前記シリカ膜よりも屈折率の高い膜は、シリコン窒化物である、請求項15に記載の製造方法。
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