TW201829815A - 用離子束進行以製造抗刮高透光率抗反射藍寶石的處理方法 - Google Patents

用離子束進行以製造抗刮高透光率抗反射藍寶石的處理方法 Download PDF

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Abstract

一種用電子迴旋共振（ECR）源產生的多個單價和多價離子的一離子氣體混合物束處理藍寶石部件的方法，其中單價和多價離子的加速電壓在10kV和100kV之間；以ions/cm2表示該些單價和多價離子的注入劑量的範圍在(5x1016)x(M/14)-1/2和1017x(M/14)‑1/2之間；其中M是該些單價和多價離子的原子量；以cm/s表示的該移位速率VD的範圍在0.025×（P/D）和0.1×(P/D)之間，其中P是該束的功率，用W（瓦特）表示，D是該束的直徑，用cm（公分）表示。因此有利地獲得由藍寶石製成的具有高透光率並抗刮的部件。

Description

用離子束進行以製造抗刮高透光率抗反射藍寶石的處理方法
本發明的目的是通過離子注入來處理藍寶石部件，以獲得抗刮的高透光率抗反射（antireflective，AR）處理的。藍寶石應理解為是指包含至少98重量百分比的氧化鋁，例如至少99重量百分比的氧化鋁、或至少99.9重量％氧化鋁的材料。
藍寶石材料可以由一個或多個剛玉單晶組成。其性質因此可以是多晶。根據本發明的一實施例，藍寶石材料是單晶剛玉部分。典型地，取決於鎖定的應用，由本發明的藍寶石材料製成的基板例如以平片的形式、或以或多或少的圓形、和或多或少的彎曲盤的形式，用於手錶和鏡片。在不涉及對本發明的任何限制的情況下，處理的基材的厚度通常不超過2mm。
藍寶石材料可以是天然的或合成的；根據一個實施例，本發明的藍寶石材料是合成藍寶石材料。在此之後，高透光率抗反射處理將被理解為抗反射處理（AR treatment），其中由藍寶石製成的基板的透射率從在530nm波長處測量的86％，對於僅在材料的一個面上的處理的透射率增加至大於或等於91％，並且對於雙面處理的透射率增加至大於或等於96％。對於藍寶石部件來說，通過對後者的兩個面其中之一者進行處理來表示，使得處理面的反射率Y（％）在530nm的波長處變得小於或等於9％。在此之後，以％表示的反射率Y將被理解為表示測量在處理過的面上在530nm波長處測量的反射率。在由藍寶石製成的典型基底上，透射率高於96％，換句話說，對於Y≤9％，事實上人們普遍認為，人眼很難發現透射率的差異（例如透射率在97.5％和98.5％之間）。
在本發明的上下文中，抗刮性被理解為是指由經過抗反射處理的藍寶石製成的材料在其使用過程中經受形成刮痕的能力。因此，例如，當觸控螢幕被拿出並放回到口袋中時，觸控螢幕會受到反覆的摩擦作用，在其清潔期間的光學鏡片和與折回袖口永久接觸的裱玻璃。有一個根據莫氏硬度表評估這種抗刮的簡單方法。由於這是一個有序的尺度，所以有必要用硬度已知的材料來比較（一種材料在低負荷下刮傷另一種材料的能力）。這種尺度既不是線性的也不是對數的。莫氏硬度表如下（見表1）。
在由藍寶石（AR PVD）製成的材料上通過陰極濺鍍（通常為磁控管輔助陰極濺鍍）獲得抗反射塗層，所述材料的莫氏硬度實質上接近甚至等於莫氏硬度7。莫氏硬度7與石英的硬度相當，甚至高於石英的硬度，石英的硬度通常被認為是許多應用中可接受的最低值，特別是在鐘錶製造中。這些AR PVDs也可實現高透射率，但是該過程需要非常精確地控制許多不同材料的薄層的沉積，這是複雜且昂貴的。
表 1
另一種適用於評估由藍寶石製成的處理材料的刮傷能力的方法是漸進式負載刮傷測試（progressive load scratch test，PLST），其對應於在壓頭下移動樣品期間施加連續且漸進的負載。
專利WO2015176850A1，由發明人提交的「用於製造防眩光藍寶石材料的單價和/或多價離子的氣體離子束的處理方法」，描述了通過離子注入對藍寶石進行AR處理的條件，使得雙面處理可以實現高達99.5％的透射率（即，將它們與85.6％的未加工藍寶石的參考透射率相比，增益大約為14％）。
本發明人對通過離子注入獲得的AR處理進行的Mohs型硬度的補充測試，揭示窄的劑量範圍（位於5.5和8.5×1016 ions/cm2 之間）的存在，其中透射率的增加伴隨著莫氏硬度和與之相關的抗刮性非常迅速的降低。
本發明人給出了表格如下（表2），其中根據在20kV加速電壓下進行氮離子劑量的注入，總結的實驗結果使得它們能夠準確識別經處理的面的反射率Y與經處理的面的莫氏硬度之間的這種狹窄的相關性。AR處理後的莫氏硬度通過使用陶瓷刀進行評估，所述陶瓷刀經校準以具有莫氏硬度7和寬度約20μm的精細邊緣。將該陶瓷刀以50g的輕負荷滑動到AR表面上，然後在低角度光線（相對於法線80°）下觀察是否存在肉眼可見的刮痕。在隨後的內容中，當提到莫氏硬度時，將參考剛剛描述的這種測試方案。應記住的是，從AR PVD硬度實質上接近，甚至等於莫氏硬度7的觀點，本發明選擇大於或等於7的莫氏硬度作為可接受的硬度。
表2
發現在劑量7.50 x 1016 ions/cm2 左右，莫氏硬度快速擺動，在7.25 x 1016 和7.75 x 1016 ions/cm2 之間，在增加劑量的方向上從大於至小於莫氏硬度7，並且處理過的面的反射率Y總是保持大於9％。先驗性地，鑑於這些結果，看起來對於通過離子注入的AR處理來說，不可能調和低反射率值（Y小於或等於9％）和足夠的莫氏硬度（優選大於或等於7）。
乍看之下，為了達到高透光率障礙，使莫氏硬度大於或等於7以及反射率Y小於或等於9％的這種技術難度甚至無效，如果僅用於藍寶石部件的承受最強的操作應力的外表面，已知用AR PVD替代離子注入處理的領域具有反射率Y ＜9％且莫氏硬度約為7。
本發明的目的是克服上述技術問題和缺點。
本發明提供了一種通過離子注入進行抗反射(AR)處理的方法，用於由藍寶石所製成的部件，其中處理面的反射率Y小於或等於9％，同時在處理面上保留大於或等於莫氏硬度7的硬度。
本發明提供了通過離子注入進行AR處理的方法，其中在處理過的厚度中形成奈米孔穴，對於具有一個且相同的加速電壓的同一劑量的注入離子，奈米孔穴的大小通過調整離子束的移位速率來控制，換句話說就是在離子束通過時的局部（原位）和瞬態熱條件。奈米孔穴是孔穴的大小，其大小從數奈米到數十奈米不等，也就是說在1奈米和100奈米之間。
本發明提供了通過離子注入的AR處理，其中在處理後的厚度中產生尺寸小於或等於最大尺寸的奈米孔穴，以便能夠對本發明目標的光學（小於或等於9％的Y）和機械（大於或等於莫氏硬度7）的限制作出響應。
本發明的一個目的是提出一種處理由藍寶石製成的部件的方法，該方法相對便宜並且可以處理對應於許多應用要求的表面。在這些應用中，尤其將提及：觸控螢幕、光學裝置的鏡頭或錶玻璃。
由藍寶石製成的部件和多個單價和多價離子組成的一離子氣體混合物束的彼此以VD 的速度移動。根據一實施例，由藍寶石製成的部件在速率VD 下根據多次(N次)通過在單價和多價離子的離子氣體混合物束下移動。為了保證處理的均勻性，每次通過的特徵在於給定振幅的一系列往復運動，通過與離子束的直徑的一部分相對應的前進而相互平行地分開。當離子束和運動參數固定時，接收到的劑量（以單位表面積的離子數表示）與進行的通過次數成正比。然而，藍寶石部件相對於離子束的位移模式可以改變而不偏離本發明的精神。
本發明提供了一種藍寶石部件的AR處理方法，包含由一電子迴旋共振（electron cyclotron resonance，ECR）源產生的多個單價和多價離子的一離子氣體混合物束轟擊藍寶石部件，其中：
每單位表面積注入的單價和多價離子的離子劑量在1016 到3×1017 ions/ cm2 之間的範圍內選擇。
加速電壓選擇在10 kV到100 kV之間的範圍內。
發明人發現，根據離子束的功率（＜ 400 W）和直徑（＜ 100mm），機械上的改進發生在移位速率VD 減小的範圍內，通常在5 cm/s和0.1 cm/s之間，因此是期望的最適化。本發明的方法在初始階段期間，移位速率VD 在標稱值附近的調節，其值取決於離子束的直徑和功率。本發明的方法提供了一個經驗公式（見下文），該經驗公式可以評估該標稱速率作為離子束功率和其直徑的函數。移位速率VD 必須圍繞該標稱值進行調整，優選地在該標稱值的一半與該標稱值的兩倍之間的速率範圍內調整，以減小奈米孔穴的大小和響應本發明的光學（Y小於或等於9％）和機械（莫氏硬度大於或等於7）的限制。必須在保持其他參數（即劑量、加速電壓、離子束直徑、定義處理區域的前進和恆定位移幅度）的同時進行移位速率VD 的這種調整。
在初始階段期間調整位移幅度，以盡可能地抑制與藍寶石部件上的離子束的往復運動有關的熱存儲器(thermal memory)。根據處理區域中藍寶石部件的位置，熱存儲器將具有引入不可接受的光學和/或機械差異的效果。為了確定這一點，將藍寶石部件放置在由位移幅度限定的處理區域的端部和中間，並觀察到不存在明顯的（特別是通過人眼）光學和機械差異。如果是這種情況，則有可能增加離子束的移位振福和/或暫時停止每次往復運動之間的離子束，為了讓藍寶石製造的部件在新的離子束通過之前有時間冷卻。本發明的方法建議選擇以cm表示的離子束的位移幅度A，使得(P/A2 )＞ 0.04W/cm2 ，其中P是離子束的功率，以W（瓦特）表示。
調整進度以確保處理的均勻性。通常採用小於或等於離子束直徑的20％的相對前進值。例如，對於15％的相對前進和40 mm的離子束直徑，前進等於6 mm。重要論點：如果幅度不夠大，由於藍寶石部件上的一系列過多的離子束通過，過小的前進可能引起熱存儲。為了減輕這種影響，建議增加幅度和/或在繼續保證處理的均勻性的同時增加前進。
單價和多價離子的離子氣體混合物束的注入使離子的分佈可以比僅攜帶單價離子的注入更深。根據一實施例，多個單價和多價離子的離子氣體混合物束包含10％的多價離子或多於10％的多價離子。
根據一實施例，該離子氣體混合物束的該些單價和多價離子是選自氦（He）、氖（Ne）、氬（Ar）、氪（Kr）和氙（Xe）所組成的貴氣體列表中的元素的離子。
根據另一實施例，該離子氣體混合物束的該些單價和多價離子是選自氮（N2 ）和氧（O2 ）所組成的列表中的氣體的離子。
根據本發明在劑量範圍內，每單位表面積的單價和多價離子的離子劑量的選擇可以由初步校準階段產生，其中用藍寶石製成的樣品用例如來自氦（He）、氖（Ne）、氬（Ar）、氪（Kr）和氙（Xe）、（氮）N2 或氧（O2 ）的氣體的單價和多價離子中的一種來轟擊，以便識別預期的反射率Y。對於實質上在9％和7.2％之間的在530nm處的反射率Y值，本發明人推薦，對於10kV和100kV之間的提取電壓，對於氮（N）和/或氧（O）離子的劑量優選在5×1016 和1017 ions/cm2 之間。這個劑量範圍必須針對氦（He）離子向上修正，並針對重氬、氪和氙離子向下修正，以便考慮藍寶石部件中這些離子的自由路徑，對於輕離子來說更長，對於重離子來說更短。該劑量範圍可以通過以下方式計算：對於原子量M的離子，以ions/cm2 表示的劑量範圍在(5x1016 )×(M/14)-1/2 和1017 ×(M/14)-1/2 之間，以便具有位於7.2％和9％之間的反射率Y，並且能夠調節移位速率VD 以便獲得大於或等於7的莫氏硬度。
舉例來說：
對於氦（M = 4），優選劑量範圍在9.35×1016 和1.87×1017 ions /cm2 之間；
對於氮（M = 14），優選的劑量範圍在5×1016 和1017 ions/cm2 之間；
對於氬（M = 40），優選劑量範圍在3×1016 和6×1016 ions/cm2 之間。
用於調節移位速率VD 的離子束的標稱速率(nominal rate)V可以由以下實驗公式導出：
V = 0.05×（P/D），以cm/s表示。
其中，P是離子束的功率，用W（瓦特）表示。P=U×I，其中U是加速電壓，用kV（千伏）表示；I是離子束強度，用mA（毫安）表示；D是離子束的直徑，以cm表示。
移位速率VD 的優選範圍在該標稱速率的一半和該標稱速率的兩倍之間，即0.025×(P/D)和0.1×(P/D)之間的範圍。高於最大速率（等於0.1 ×(P/D)）時，機械強度不足以具有大於或等於7的莫氏硬度；低於最低速率（等於0.025 ×(P/D)）時，溫度損害透射率的值。
舉例來說，對於直徑為8cm，強度為6mA且加速電壓等於27.5kV的離子束，通過本發明的方法計算約1cm/s的標稱速率。對於27.5kV的8mA，發現標稱速率為1.25cm/s。一旦推導出這個標稱速率，對於位於優選劑量範圍內的處理劑量（例如對於氮在5×1016 和1017 ions/cm2 之間），可以調節移位速率VD （通過增加或減小）的速率範圍優選在0.625 cm/s和2.5 cm/s之間，目的是獲得莫氏硬度大於或等於7並且反射率Y小於或等於9％。
以下結果說明了在下列條件下本發明的方法：用直徑為40mm，強度等於1.5mA，電壓為25kV，並具有15％的前進量的單價和多價氮離子的一離子氣體混合物束處理，根據三個移位速率VD ，第一速率等於80 mm/s，遠遠大於標稱速率（等於0.5 cm/s），第二速度等於10mm/s，接近標稱速率，最後第三速度等於0.5 cm/s，換句話說，等於標稱速率。
在本發明的描述中可以找到與在環境溫度（大約20℃）下，用水冷卻的工件夾具上處理的藍寶石製成的部件有關的結果。根據本發明的另一實施例，藍寶石製成的部件可以在帶有較高溫度，優選不超過150℃的工件架上進行處理，只要提高移位速率VD 以防止在處理過程中藍寶石製成的部件過熱。這會有破壞所需抗反射性能的效果。
對於所有的實施例，基板是藍寶石材料，尺寸為12公分×6公分，厚度為1 mm。抗反射處理僅在基板的一個/兩個面上進行。
當移位速率VD 降低到標稱速率附近時，觀察到機械性能的顯著改善，估計為0.5 cm/s：莫氏硬度在80 mm/s時等於6，並且在達到10 mm/s時達到7，甚至在等於標稱速率的速率下甚至大於7。
對應於滿足高透射率（Y≤9％）的標準，還發現劑量為8x1016 ions/cm²，離子束移位速率在0.5和1 cm/s之間變化，和大於或等於7的莫氏硬度。
經處理的厚度的透射電子顯微鏡（Transmission Electron Microscopy，TEM）分析，可以理解本發明方法在以8 cm/s處理的樣品和以1cm/s處理的樣品之間獲得的機械性能的差異。
通過動態模式二次離子質譜（Secondary Ion Mass Spectrometry，SIMS）分析確定這兩個樣品中氮的分佈曲線。使用的設備是Cameca imsf-4設備。濺射條件為：主束5.5keV Cs+ ，電流密度0.16 mA/cm²，濺射區域125×125µm²。分析的表面具有60μm的直徑。檢測到MCs+ 離子，M是待分析的元素。對於每個元素M，檢測作為濺射時間的函數的MCs+ 訊號的強度，以便根據濺射時間獲得監測的每個元素的濃度變化。如果濺射速率恆定，則濺射時間標度可以轉換成深度標度，並且在本發明被認為是這種情況。檢測到的離子的強度相對於元素的同位素比率和Cs+ 離子的強度被標準化。
對於每個樣品，計算作為深度的函數的強度比I(NCs+ )/I(AlCs+ )的積分。通過從處理過的樣品的強度比I(NCs+ )/I(AlCs+ )的積分值中減去未處理樣品的I I(NCs+ )/I(AlCs+ )積分值，獲得氮的注入量的相對值。處理樣品的注入深度D是強度比I(NCs+ )/I(AlCs+ )等於參考值的深度。
奈米孔穴尺寸的測量規格：處理樣品表面下方的結構由透射電子顯微鏡（TEM）測定。為此，使用聚焦離子束（ Focused Ion Beam，FIB）技術在樣品表面產生橫截面。在製備過程中，碳的薄導電層和一層Pt沉積在樣品表面。如此產生的部分被離子束拋光，然後通過透射電子顯微鏡在明場模式（Bright Field Mode，BF TEM）和高角度環形暗場模式（High Angle Annular Dark Field Mode，HAADF TEM）下，在具有在200kV下運行的FEI Tecnai Osiris商標的裝置上分析。由此獲得的圖像呈現多孔結構並且顯示穿過奈米孔穴的橫截面。這些圖像使用ImageJ軟件（由美國國立衛生研究院開發）進行處理。在本發明的上下文中，奈米孔穴的大小對應於通過上述方法獲得的圖像上表示的該奈米孔穴的橫截面的當量圓直徑。通常具有不規則形狀的奈米孔穴的橫截面的當量圓直徑，是具有與該奈米孔穴的橫截面等效的面積的二維圓盤的直徑，如通過該圖像處理方法所確定的。多孔區域的奈米孔穴的平均尺寸是在該區域中觀察到的奈米孔穴的尺寸的算術平均值。多孔區域的孔隙度是指由孔隙佔據的該多孔區域的橫截面的表面積的百分比，如通過上面詳細描述的圖像處理方法所評估的。
對於以8 cm/s處理的樣品（實施例1），藍寶石部件的注入層從部件的表面開始朝向部件的內部：
一緻密層，也就是說沒有用所用方法檢測的孔隙率，厚度為7nm；
具有50nm厚度的一多孔無定形層，具有平均尺寸為20nm的孔（奈米孔穴），該平均值附近的標準偏差為6nm，50％的孔具有小於18nm的尺寸，75％的孔具有小於24nm的尺寸，孔隙率為50％；
一無孔無定形層，也就是說沒有通過使用的方法可檢測的孔隙率，厚度為30nm，通過使用的方法未檢測到尺寸小於3nm的孔；
具有改變的結晶度的厚度為60nm的一層，這樣的層是結晶的，但其結晶度與處理前的藍寶石的結晶度不同。
未改變的藍寶石。
該樣品中氮的分佈曲線表明強度比I(NCs+ )/I(AlCs+ )的積分為1.66±0.03。
對於以1 cm/s處理的樣品（實施例2），注入層（在本發明方法的條件下注入）從該部分的表面朝向內部包含：
厚度為7至10nm的一緻密層；
厚度為60nm的一多孔非晶層，孔隙率為26％，孔的平均尺寸等於11nm，標準偏差為4nm的孔（奈米孔穴），50％的孔具有小於10nm的尺寸，75％的孔具有小於13nm的尺寸；
厚度為20nm的沒有可見孔的一無定形層；
厚度為50nm的具有改變的結晶度的層；
未改變的藍寶石。
該樣品中氮的分佈曲線表明強度比I(NCs+ )/I(AlCs+ )的積分為1.67+/-0.03。
緻密層和多孔非晶層對耐久性和觀察到的反射率的性質起主要作用。
與那些在80毫米/秒沒有溫度影響的情況下產生的孔（奈米孔穴）相比，由於本發明方法的條件在10 mm/s的移位速率VD 下引起的熱條件可產生更小尺寸的孔（奈米孔穴）。為了獲得令人滿意的機械性能（莫氏硬度≥7），本發明的方法推薦奈米孔穴的平均尺寸在5至70nm之間，奈米孔穴的處理深度中不超過15nm。通過減小孔的尺寸，增加了孔壁的表面積，並且改善了經離子注入的藍寶石的機械特性。
不希望承諾任何一個科學理論，而可以認為，根據上述實施例1，對於8cm/s的移位速率VD （由於高移位速率VD 加熱不充分），注入帶來的間隙和空隙實際上在處理過程中不會移動，但是一旦超過大約5％的滲透閾值（percolation threshold），注入離子的原子濃度閾值就會以平均大小為20nm的大奈米孔穴的形式塌陷。
如果移位速率VD 減小到1 cm/s（在本發明的過程的條件下，參見實施例2），足以促進流動性和間隙相遇的局部加熱，在達到估計為5％的滲透閾值之前，產生以間隙方式注入的氣體離子的位移。這些間隙相遇會產生錯位，反過來又會轉變成多個非常分散的奈米孔穴，然後又會捕獲注入的氣體離子。
如果移位速率VD 更進一步降低，例如降低到1 mm/s以下，則熱效應變得非常強烈，與注入實體的擴散相關的反射率（Y＞9％）惡化，導致了奈米孔穴尺寸的減小甚至是消失。
為了協調問題的兩個方面：可接受的光學性能（Y≤9％）和必要的機械性能（莫氏硬度≥7），本發明的方法包括在劑量和移位速率VD 精確調節。本發明的操作條件通過在處理的區域的厚度中，產生平均尺寸小於15nm的奈米孔穴來表示。
圖1圖示了根據本發明的方法獲得的AR處理的結構，從深度方向的表面開始：
厚度在5和10nm之間的一緻密層（1）；
一多孔非晶層（2），厚度為50至60nm，孔隙率為10％至60％，孔（奈米孔穴）的平均尺寸為：當莫氏硬度＜7時，大於或等於15nm；當莫氏硬度≥7時，小於15nm，優選3-15nm，更優選8-12nm；
厚度在20和30nm之間的無孔無定形層（3）；
具有改變的結晶度的層（4），厚度在50和60nm之間；
未改變的藍寶石的深度位於125至160nm之間。
多孔非晶層的奈米孔穴的平均尺寸為：
當莫氏硬度＜7時，大於或等於15nm；
莫氏硬度≥7時，小於15nm； 優選在1和15nm之間，更優選在5和10nm之間。
對於0.5和1x1017 ions/cm2 之間的一定劑量的氮離子，本發明的方法可以產生局部和暫時的熱條件，這使得有可能在滲透閾值（位於5％左右）之前，平均尺寸（＜15 nm）的奈米孔穴的分散性非常好，保證了良好的機械性能（莫氏硬度≥7）和高透光率（Y≤9％）。
1‧‧‧緻密層
2‧‧‧多孔非晶層
3‧‧‧無孔無定形層
4‧‧‧具有改變的結晶度的層
圖1圖示了根據本發明的方法獲得的抗反射處理的結構。

Claims (14)

  1. 一種由藍寶石製成的一材料在一可見光區的抗反射的處理方法，其中由一電子迴旋共振（electron cyclotron resonance，ECR）源產生的多個單價和多價離子組成的一離子氣體混合物束以進行一轟擊(bombardment)，其中： 一加速電壓的範圍在10 kV到100 kV之間； 以ions/cm2 表示該些單價和多價離子的一注入劑量，該注入劑量的範圍在1016 ions/cm2 和3×1017 ions/cm2 之間； 以cm/s表示的一移位速率VD ，該移位速率VD 的範圍在0.1 cm/s和5cm/s之間。
  2. 如請求項1所述之方法，其中該離子氣體混合物束的該些單價和多價離子是選自由氦（He）、氖（Ne）、氬（Ar）、氪（Kr）和氙（Xe）組成的列表中的元素的離子。
  3. 如請求項1所述之方法，其中該離子氣體混合物束的該些單價和多價離子是選自由氮（N2 ）和氧（O2 ）組成的列表中的氣體的離子。
  4. 如請求項1-3任一項所述之方法，其中該注入劑量以ions/cm2 表示，該注入劑量介於(5x1016 )×(M/14)-1/2 和1017 ×(M/14)‑1/2 之間，其中M是該些單價和多價離子的原子量。
  5. 如請求項1-4任一項所述之方法，其中該移位速率VD 以cm/s表示，該移位速率VD 介於0.025×（P/D）和0.1×(P/D)之間，其中P是該離子氣體混合物束的功率，用W（瓦特）表示，D是該離子氣體混合物束的直徑，用cm（公分）表示。
  6. 如請求項1-5任一項所述之方法，其中該離子氣體混合物束的一移位振福A以cm表示，使得(P/A2 )＞0.04 W/cm2 ，其中P是該離子氣體混合物束的功率，以W（瓦特）表示。
  7. 如請求項1-6任一項所述之方法，其中該離子氣體混合物束包含10％的多價離子或多於10％的多價離子。
  8. 如請求項1-7任一項所述之方法，其中選擇該注入劑量以實現注入的該些單價和多價離子的一原子濃度大於或等於5％。
  9. 如請求項1-8任一項所述之方法，其中選擇該移位速率VD 以便在處理後的一厚度中獲得一平均尺寸在5nm至70nm之間的一深度間不超過15nm的多個奈米孔穴。
  10. 如請求項1-9任一項所述之方法，其中由該藍寶石製成的一部件，根據以該移位速率VD 進行多次(N次)通過該離子氣體混合物束下移動。
  11. 一種如請求項1-10任一項所述之由藍寶石製成且包括具有注入的該些單價和多價離子的至少一個表面的部件，其中對於530nm的波長，僅一個處理過的表面的該反射率Y小於或等於9％，並且一莫氏硬度大於或等於7。
  12. 一種經由如請求項1-11任一項所述之處理方法製成的藍寶石部件，該藍寶石部件的至少一個表面包括具有注入的該些單價和多價離子，其中一深度介於5和70 nm之間的多個奈米孔穴的一平均尺寸不超過15 nm。
  13. 一種由藍寶石製成的部件，在一深度方向上從一表面開始，包含： 一緻密層，具有一厚度在5和10nm之間； 一多孔非晶層，具有一孔隙率在10％和60％之間、一厚度在50nm和60nm之間、以及平均尺寸小於15nm的多個奈米孔穴。
  14. 一種如請求項1-12任一項所述的處理方法的用途，用於處理從由一觸控螢幕、一錶玻璃或一光學裝置的一透鏡組成的一列表中選擇由藍寶石製成的部件。
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