WO2016010151A1 - ミラー - Google Patents

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WO2016010151A1
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layer
sic layer
metal
support material
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Inventor
渉 古市
淳仁 長田
祐樹 水向
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イビデン株式会社
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    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/04—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING 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
    • C23C—COATING 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
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S23/00—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
    • F24S23/70—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/08—Mirrors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers

Definitions

  • the present invention relates to a mirror.
  • a solar power generation mirror in which a reflective film such as Ag is formed on glass has been generally used for a solar thermal power generation apparatus.
  • Patent Document 1 discloses a film mirror having at least a silver reflective layer as a constituent layer on a resin base material and a resin layer having a C—H bond provided on the light incident side of the silver reflective layer, A film mirror having a fluorine-containing resin layer in which the C—H bond is replaced (modified) with a C—F bond on the surface of the resin layer having a C—H bond is described. Moreover, it is described that such a film mirror is excellent in light resistance and weather resistance which can suppress a manufacturing cost and can be enlarged and mass-produced.
  • Deserts vary from region to region, and there are a wide variety of sand components and grain sizes. Specifically, desert sand is a mixture of various ores, and olivine, pyroxene, amphibole, feldspar, quartz (SiO 2 ), etc. are known as its components, but corundum (Al 2 O 3). ) And other minerals that are used as abrasives are also included, and they may be scattered by the wind and damage the mirror surface.
  • the present invention has been made in consideration of such circumstances, and a problem thereof is to provide a mirror having high reflectivity, being hard to be damaged and having long-term reliability.
  • the mirror of the present invention is characterized by having a support material having a reflecting surface and an amorphous SiC layer provided on the support material.
  • the SiC layer is a SiC layer formed by physical vapor deposition.
  • PVD-SiC layer an SiC layer formed by physical vapor deposition (PVD) may be referred to as a “PVD-SiC layer”.
  • the reflection surface of the support material is a metal surface.
  • the metal constituting the metal surface is mainly composed of one or more metals selected from tungsten, molybdenum, aluminum, gold, silver, copper, chromium and nickel. Pure metal or alloy.
  • the SiC layer has a thickness of 10 nm to 10 ⁇ m.
  • the mirror further includes an intermediate layer having a refractive index lower than that of the SiC layer between the reflective surface of the support material and the SiC layer.
  • the intermediate layer is made of SiO 2 .
  • the intermediate layer is formed by physical vapor deposition.
  • the intermediate layer has a thickness of 1 nm to 100 ⁇ m.
  • the support material includes a metal layer that provides the reflective surface and a base material.
  • the mirror is a solar light collecting mirror.
  • the mirror of the present invention includes an amorphous SiC layer harder than many ores that are widely present in nature on a support. Further, the SiC layer is an amorphous SiC layer, and there is no grain boundary and there is no weak point in strength. Therefore, deterioration starting from the grain boundary does not occur. Therefore, the mirror of the present invention is not easily damaged and has long-term reliability.
  • an amorphous SiC layer such as a PVD-SiC layer has a region having high transmittance in the visible light to infrared region, so that it can be combined with the reflective surface of the support. It can be suitably used as a mirror having a high reflectance.
  • the SiC layer has high strength and hardness, it is hard to be damaged and is difficult to crack even if it is thin. For this reason, the mirror using this can be reduced in weight.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of the mirror of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing another embodiment of the mirror of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing another embodiment of the mirror of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing another embodiment of the mirror of the present invention.
  • FIG. 5 is a graph showing the measurement results of the regular reflectance of the mirrors of the examples and comparative examples.
  • FIG. 6 shows measurement results of X-ray diffraction spectra of PVD-SiC layers produced under the same conditions as in Examples 1 to 4.
  • FIG. 7 shows the measurement results of the X-ray diffraction spectrum of the same CVD-SiC layer used in Comparative Example 1.
  • the mirror of the present invention has a support material having a reflecting surface and an amorphous SiC layer provided on the support material.
  • the amorphous SiC layer may be provided on the reflective surface of the support material, or, for example, a metal layer or a dielectric film (dielectric multilayer film) on which the support material provides a base material and a reflective surface described later. ) May be provided on the surface of the support opposite to the metal layer or dielectric coating side.
  • the support material in the mirror of the present invention has a reflective surface.
  • the support material having a reflective surface may be referred to as a reflective member.
  • the reflecting surface of the support material is a surface for reflecting light, and may be a flat surface or a curved surface.
  • the planar reflecting surfaces may be arranged so that the angle is changed little by little and the structure is close to a curved surface.
  • the reflective surface of the support material is preferably a metal surface.
  • the wavelength dependency is small, so that light energy can be collected efficiently.
  • the metal composing the metal surface is preferably a pure metal or an alloy mainly containing one or more metals selected from tungsten, molybdenum, aluminum, gold, silver, copper, chromium and nickel. These metals hardly change in quality when forming an amorphous SiC layer, and reflectivity hardly decreases. In addition, it has a high reflectance in the visible light to infrared region, which is easily converted into thermal energy. For this reason, even if it has an amorphous SiC layer, a high reflectance can be maintained.
  • the main component is one or more metals selected from tungsten, molybdenum, aluminum, gold, silver, copper, chromium and nickel” means that these one or more metals are, for example, 90% by weight or more. , Preferably 95% by weight or more.
  • the reflecting member is not particularly limited as long as it has a reflecting surface.
  • the following two forms can be used. That is, it consists of a single member formed of a single metal, a base material made of metal, ceramics, glass, or the like, and a metal layer or dielectric coating (dielectric multilayer film) that provides a reflective surface. These are two forms of a combination member.
  • the reflecting member for example, a single member whose entire reflecting member is made of metal can be used.
  • the reflection member made of a single member is a member made of metal, has a shape such as a plate shape or a block shape, and has a reflection surface for reflecting light.
  • the shape is not particularly limited as long as it has a reflecting surface for reflecting light.
  • the reflecting surface of the reflecting member is a smooth surface so as to easily reflect light.
  • the reflection surface of the reflection member may be a flat surface or a curved surface.
  • the reflecting surface is preferably polished so as to easily reflect light.
  • the coating method is not particularly limited, and sputtering, vapor deposition, spraying, plating, and the like can be used. By coating the same metal, the surface becomes smooth and light is not easily scattered.
  • the metal constituting the reflecting member can be used regardless of whether it is a pure metal or an alloy.
  • the pure metal or alloy mainly composed of one or more metals selected from tungsten, molybdenum, aluminum, gold, silver, copper, chromium, and nickel can be preferably used.
  • FIG. 1 shows an embodiment of the mirror of the present invention when a reflecting member made of a single member is used.
  • the mirror 1 includes a support material 2 having a reflective surface and an amorphous SiC layer 3 provided on the support material 2.
  • a combination member made of a base material made of metal, ceramics, glass, or the like and a metal layer or a dielectric film that provides a reflecting surface can also be used.
  • the performance required for the base material and the performance required for the reflective surface can be realized.
  • the base material is lightweight, has a high elastic modulus, has a thermal expansion coefficient close to that of the amorphous SiC layer, and is resistant to the heat during formation of the amorphous SiC layer. It is required to have heat resistance enough to withstand.
  • a material for example, metal, ceramics, glass and the like can be used.
  • the base material for example, iron, aluminum, stainless steel, etc. can be used as long as it is a metal.
  • ceramics for example, graphite, alumina, Si 3 N 4 and the like can be used.
  • quartz glass, highly transmissive glass, Tempax glass, or the like can be used. These materials have heat resistance, and have a thermal expansion coefficient close to that of the amorphous SiC layer, and can reduce the warpage caused by the difference in thermal expansion even if the mirror is thinned.
  • the metal layer or dielectric film that provides the reflective surface has a high reflectance in the visible to infrared region, and has a thermal expansion coefficient close to that of the amorphous SiC layer, or when an amorphous SiC layer is formed. It is required to have heat resistance enough to withstand the heat.
  • the material of the metal layer can be used regardless of pure metal or alloy.
  • the pure metal or alloy mainly composed of one or more metals selected from tungsten, molybdenum, aluminum, gold, silver, copper, chromium, and nickel can be preferably used.
  • the method for forming the metal layer is not particularly limited, and for example, sputtering, vapor deposition, spraying, plating, etc. can be used.
  • Examples of the material for the dielectric coating include titanium oxide (TiO 2 ), silicon oxide (SiO 2 ), niobium (Nb 2 O 5 ), tantalum (Ta 2 O 5 ), and fluoride.
  • Examples include magnesium (MgF 2 ) and zinc oxide (ZnO). Of these, titanium oxide, zinc oxide and the like having a high refractive index are preferably used.
  • FIG. 2 shows an embodiment of the mirror of the present invention when a combination member is used as the reflecting member.
  • the mirror 1 includes a support material 2 including a base material 4 and a metal layer 5 that provides a reflective surface, and an amorphous SiC layer 3 provided on the metal layer 5.
  • FIG. 3 shows another embodiment of the mirror of the present invention when a combination member is used as the reflecting member.
  • the mirror 1 is provided on a surface opposite to the surface of the support material 2 including the base material 4 and the metal layer 5 providing the reflection surface, and the surface of the support material 2 on which the metal layer 5 is provided.
  • an amorphous SiC layer 3 is provided on a surface opposite to the surface of the support material 2 including the base material 4 and the metal layer 5 providing the reflection surface, and the surface of the support material 2 on which the metal layer 5 is provided.
  • an amorphous SiC layer 3 is provided on a surface opposite to the surface of the support material 2 including the base material 4 and the metal layer 5 providing the reflection surface, and the surface of the support material 2 on which the metal layer 5 is provided.
  • an amorphous SiC layer 3 is provided on a surface opposite to the surface of the support material 2 including the base material 4 and the metal layer 5 providing the reflection surface, and the surface of the support material 2 on which the metal layer 5 is provided.
  • the thickness of the reflecting member is not particularly limited, but in the case of a single member made of a single metal, in order to obtain a uniform film thickness without changing the substrate temperature during processing more than necessary. Is, for example, 10 nm to 1 ⁇ m.
  • a combination member composed of a base material made of metal, ceramics, glass or the like, and a metal layer or dielectric coating whose surface is a reflective surface considering the mass as a structure in the environment used,
  • the thickness of the substrate is, for example, 100 ⁇ m to 5 mm, and the thickness of the metal layer or the dielectric film is, for example, 10 nm to 1 ⁇ m.
  • an amorphous SiC layer is provided on the support material.
  • the amorphous SiC layer include a SiC layer (PVD-SiC layer) formed by physical vapor deposition (PVD).
  • examples of the physical vapor deposition method (PVD) used for forming the amorphous SiC layer include sputtering, vacuum deposition, and ion plating.
  • PVD physical vapor deposition method
  • a homogeneous film can be formed.
  • the conditions of physical vapor deposition (PVD) for forming the amorphous SiC layer are not particularly limited as long as the amorphous SiC layer can be formed, and the amorphous SiC to be formed is not particularly limited. Appropriate conditions may be selected in consideration of the layer thickness, optical characteristics, and the like.
  • the thickness of the amorphous SiC layer is not particularly limited. However, since the SiC layer is amorphous (amorphous), there is no grain boundary and no weakness in strength. Even if it is thin, the layer starting from the grain boundary hardly breaks down. In order to exhibit the effect of such an amorphous SiC layer more effectively, the thickness is preferably 10 nm to 10 ⁇ m. When the thickness of the amorphous SiC layer is 10 nm or more, a film can be formed without being influenced by the roughness of the surface of the substrate. Further, when the thickness is 10 ⁇ m or less, the amount of light absorption is small, and the reflection of light can be sufficiently maintained. The thickness of the amorphous SiC layer is more preferably 10 nm to 1 ⁇ m, still more preferably 10 nm to 100 nm.
  • the amorphous SiC layer has a transmittance of 80% or more with respect to light having a wavelength of 600 nm.
  • the transmittance for light with a wavelength of 600 nm is more preferably 90% or more.
  • the light transmittance of the amorphous SiC layer can be adjusted by appropriately adjusting the thickness thereof.
  • the amorphous SiC layer preferably has a surface roughness Ra of 20 nm or less.
  • the surface roughness Ra is 20 nm or less, the surface roughness is sufficiently smaller than the wavelengths of visible light and infrared rays that serve as a thermal energy source, so that it is difficult to scatter light and to provide a mirror that efficiently reflects light. it can.
  • the surface roughness can be measured based on JIS B0601.
  • an intermediate layer having a refractive index lower than that of the amorphous SiC layer may be provided between the reflective surface of the support material and the amorphous SiC layer as necessary.
  • the reflectance of the mirror can be further increased.
  • the distance between the reflecting surface and the mirror outer surface can be increased due to the presence of the intermediate layer, the reflecting surface can be made less likely to be damaged.
  • the refractive index of the intermediate layer is not particularly limited as long as it is lower than the refractive index of the amorphous SiC layer.
  • it is 2 or less, preferably 1 to 1.5.
  • the material constituting the intermediate layer is not particularly limited as long as it has a refractive index lower than that of the amorphous SiC layer.
  • ceramics such as SiO 2 , MgF 2 , Al 2 O 3, etc. SiO 2 is particularly preferable. Since SiO 2 has high transparency and is harder than the metal constituting the reflective surface, the effect of protecting the reflective surface is strong.
  • the method for forming the intermediate layer is not particularly limited, but it is preferably formed by physical vapor deposition (PVD).
  • PVD physical vapor deposition method
  • Examples of the physical vapor deposition method (PVD) used for forming the intermediate layer include sputtering, vacuum deposition, and ion plating. In these methods, since the acceleration action by the electric charge works, the intermediate layer can be firmly covered with the reflecting surface. From the viewpoint of preventing damage (etching) to the metal reflective film, vacuum deposition is particularly preferable.
  • a SiO 2 layer formed by PVD (also referred to as a PVD-SiO 2 layer) is particularly preferable.
  • the thickness of the intermediate layer is not particularly limited, but is preferably 1 nm to 100 ⁇ m, more preferably 10 nm to 1 ⁇ m.
  • nd ⁇ / 4 between the film thickness and the wavelength (n: refractive index, d: thickness, ⁇ : wavelength), and an arbitrary film thickness is formed according to the refractive index of the material. .
  • FIG. 4 shows an embodiment of the mirror of the present invention provided with an intermediate layer.
  • the mirror 1 includes a support material 2 including a base material 4 and a metal layer 5 that provides a reflective surface, an intermediate layer 6 provided on the metal layer 5, and a non-material provided on the intermediate layer 6. And a crystalline SiC layer 3.
  • the mirror of the present invention can be manufactured, for example, by forming an amorphous SiC layer by PVD or the like on a support material having a reflective surface.
  • an intermediate layer is formed by PVD or the like on a support material having a reflective surface, and then an amorphous SiC layer is formed by PVD or the like on the intermediate layer. Can be manufactured.
  • the mirror of the present invention has the above-described configuration, it has high reflectivity, is hardly damaged, and has long-term reliability. Therefore, it can be suitably used as a solar light collecting mirror.
  • Example 1 First, on a surface of a glass plate (thickness: 1 mm) as a support material, an Ag layer having a thickness of 100 nm was formed by DC sputtering to prepare a support material having a reflective surface.
  • the DC sputtering was performed under the following conditions using a DC sputtering apparatus (CFS-4ES) manufactured by Tokuda Seisakusho.
  • Ag target manufactured by Tanaka Kikinzoku Kogyo Co., Ltd.
  • Sputtering gas Ar Sputtering gas pressure: 0.6Pa DC output: 200W Deposition time: 150 seconds
  • Example 1 a mirror of Example 1 was produced by depositing a PVD-SiC layer having a thickness of 20 nm by RF sputtering on a surface opposite to the surface on which the Ag layer of the support material was formed.
  • the RF sputtering was performed under the following conditions using an RF sputtering apparatus.
  • Initial degree of vacuum 1.0 ⁇ 10 ⁇ 3 Pa
  • Sputtering gas Ar Sputtering gas pressure: 0.6Pa
  • RF output 500W
  • Deposition time 140 seconds
  • Deposition temperature normal temperature
  • Example 2 A mirror of Example 2 was produced in the same manner as in Example 1 except that the film formation temperature when forming the PVD-SiC layer was 300 ° C.
  • Example 3 First, an Ag layer having a thickness of 100 nm was formed on a glass plate by the same method as in Example 1 to produce a support material having a reflective surface.
  • an SiO 2 layer having a thickness of 116 nm was formed by vacuum deposition on the surface of the support material on which the Ag layer was formed.
  • the said vacuum evaporation was performed on condition of the following using the vacuum evaporation system. Pressure: 0.6Pa Deposition time: 120 seconds
  • Example 3 Thereafter, a PVD-SiC layer having a thickness of 20 nm was formed on the SiO 2 layer in the same manner as in Example 1 to produce a mirror of Example 3.
  • Example 4 A mirror of Example 4 was produced in the same manner as Example 3 except that the film formation temperature when forming the PVD-SiC layer was 300 ° C.
  • a mirror of Comparative Example 1 was produced by bonding a CVD-SiC layer having a thickness of 50 ⁇ m on the SiO 2 layer.
  • the CVD-SiC layer refers to a SiC layer formed by chemical vapor deposition (CVD).
  • CVD-SiC layer having a surface roughness Ra of 1.5 nm on both sides by polishing was used.
  • Comparative Example 2 A mirror (glass mirror) of Comparative Example 2 was produced in the same manner as in Example 1 except that the PVD-SiC layer was not provided.
  • FIG. 5 shows the results of measuring the regular reflectance of the mirrors of the examples and comparative examples.
  • the mirrors of Examples 1 to 4 having a PVD-SiC layer had higher reflectivity from the visible light region to the infrared region than the mirror of Comparative Example 1 having a CVD-SiC layer.
  • the mirrors of Examples 3 to 4 having a SiO 2 layer as an intermediate layer have a particularly high reflectance from the visible light region to the infrared region, and the reflectance from the visible light region to the infrared region is comparative. It was equivalent to the glass mirror of Example 2.
  • the mirrors of Examples 3 to 4 had a locally low reflectance near the wavelength of 400 nm, which is presumed to be due to the influence of optical interference.
  • a PVD-SiC layer having a thickness of 20 nm was formed on the same glass plate as that used in each example by the same method as in each example, and the penetration depth was determined using a Rigaku X-ray diffractometer: UltimatemaIV: An X-ray diffraction spectrum was measured under the condition of 5 nm. The measurement results are shown in FIG. As shown in FIG. 6, it was confirmed that the formed PVD-SiC layer was amorphous.
  • the surface roughness Ra on the PVD-SiC layer side was measured in accordance with JIS B0601, and was 1.0 nm.
  • the X-ray diffraction spectrum of the CVD-SiC layer used in Comparative Example 1 was measured in the same manner as described above. The measurement results are shown in FIG. As shown in FIG. 7, a strong peak at (111) was confirmed in the X-ray diffraction spectrum of the CVD-SiC layer, confirming that the crystallinity was high.
  • the CVD-SiC layer used in Comparative Example 1 had a surface roughness Ra of 1.5 nm on both sides.

Abstract

　本発明は、反射面を有する支持材と、前記支持材上に備えられた非晶質のＳｉＣ層とを有することを特徴とするミラーに関する。当該ミラーは、高い反射率を有するとともに、傷つきにくく、長期信頼性を有する。

Description

ミラー
　本発明は、ミラーに関するものである。
　近時、化石燃料の枯渇や二酸化炭素排出による諸問題に鑑み、二酸化炭素や窒素酸化物などの有害物質の排出が少ない自然エネルギー、資源を再利用するリサイクルエネルギーなどのクリーンエネルギーを利用した発電が注目されている。
　新たなエネルギー源の１つとして、太陽光を集光してエネルギーとして使用する太陽熱発電がある。太陽熱の利用は半導体を用いないため、太陽電池に比べて単位面積当たりのコストを低くすることができ、大面積で利用したい場合の初期投資が低く抑えられるため、近年注目を再び集めている。
　太陽熱を利用して発電を行なう太陽熱発電装置は、エネルギー利用の効率化、更には石油代替エネルギー源の開発の点からもその重要性、実用化が注目されるに至っている。この発電装置は、太陽光を集光して水、フロン等を加熱し、過熱蒸気により、タービンを回して発電するものである。
　ここで、太陽熱発電装置には、一般的に、ガラスにＡｇなどの反射膜を成膜した太陽熱発電用ミラーが用いられてきた。
　一方、特許文献１には、樹脂基材上に構成層として少なくとも銀反射層及び該銀反射層の光入射側に設けられたＣ－Ｈ結合を有する樹脂層を有するフィルムミラーであって、該Ｃ－Ｈ結合を有する樹脂層の表面に、該Ｃ－Ｈ結合がＣ－Ｆ結合に置換（改質）されたフッ素含有樹脂層を有するフィルムミラーが記載されている。また、このようなフィルムミラーは、製造コストを抑え大面積化・大量生産することのできる耐光性及び耐候性に優れていることが記載されている。
日本国特開２０１１－１５８７５１号公報
　ここで、大規模な太陽熱発電には、地価が安く、日照時間の長い地域が設置場所として適している。このような地域の一つとして、砂漠が挙げられる。砂漠は、降雨が極端に少なく、砂や岩石の多い土地である。また、塩類を含む水が土壌から外部へ流出することなく蒸散するので、砂の塩類の含有量が高く緑化が困難であり、利用価値が小さく地価が安いうえに、日照時間が長く、大規模な太陽熱発電の候補地として注目されている。
　砂漠は、地域によって異なり、砂の成分、粒の大きさは多種多様である。詳細には、砂漠の砂は、様々な鉱石の混合物であり、かんらん石、輝石、角閃石、長石、石英（ＳｉＯ２）などがその成分として知られているが、コランダム（Ａｌ２Ｏ３）などの研磨剤として使用される鉱物も一部含まれており、風で飛散して、ミラーの表面を傷つける原因となる。
　したがって、このような過酷な環境下で長期間用いられた場合であっても、ミラーの反射率が劣化せず、長期的な信頼性を保障することが課題となっている。ここで、ガラスにＡｇなどの反射膜を成膜した従来のミラーでは、長期間使用すると砂によって表面が傷つけられ、反射率が低下したり、割れの起点となる。また、特許文献１に記載されたフィルムミラーは、有機物の被膜を有しているので、砂漠での使用に耐えうるものではない。
　本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その課題は、高い反射率を有するとともに、傷つきにくく、長期信頼性を有するミラーを提供することにある。
　本発明者らは、前記課題を鑑みて鋭意研究を重ねた結果、下記の構成を有するミラーによって前記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
　すなわち、本発明のミラーは、反射面を有する支持材と、前記支持材上に備えられた非晶質のＳｉＣ層とを有することを特徴とする。
　本発明のミラーの好ましい一態様において、前記ＳｉＣ層は、物理気相成長法により形成されたＳｉＣ層である。
　ここで、以下においては、物理気相成長法（ＰＶＤ）により形成されたＳｉＣ層を、「ＰＶＤ－ＳｉＣ層」ということがある。
　本発明のミラーの好ましい一態様において、前記支持材の前記反射面は、金属面である。
　また、本発明のミラーの好ましい一態様において、前記金属面を構成する金属は、タングステン、モリブデン、アルミニウム、金、銀、銅、クロム及びニッケルから選ばれる１又は２以上の金属を主成分とする純金属または合金である。
　また、本発明のミラーの別の好ましい一態様において、前記ＳｉＣ層は、厚さが１０ｎｍ～１０μｍである。
　また、本発明のミラーの別の好ましい一態様において、前記ミラーは、前記支持材の前記反射面と前記ＳｉＣ層との間に、前記ＳｉＣ層よりも屈折率の低い中間層をさらに有する。
　また、本発明のミラーの別の好ましい一態様において、前記中間層は、ＳｉＯ２よりなる。
　また、本発明のミラーの別の好ましい一態様において、前記中間層は、物理気相成長法により形成されたものである。
　また、本発明のミラーの別の好ましい一態様において、前記中間層は、厚さが１ｎｍ～１００μｍである。
　また、本発明のミラーの別の好ましい一態様において、前記支持材は、前記反射面を与える金属層と、基材とからなる。
　また、本発明のミラーの別の好ましい一態様において、前記ミラーは、太陽光集光用ミラーである。
　本発明のミラーは、支持体上に、天然に広く存在する多くの鉱石より硬い非晶質のＳｉＣ層を備えている。また、当該ＳｉＣ層は非晶質（アモルファス状）のＳｉＣ層であり、粒界が存在せず、強度上の弱点が無いため、粒界を起点とするような劣化が起こらない。したがって、本発明のミラーは、傷つきにくく、長期信頼性を有するものである。
　また、本発明によれば、ＰＶＤ－ＳｉＣ層等の非晶質のＳｉＣ層は、可視光～赤外線の領域に透過率の高い領域を有しているので、支持体の反射面と組み合わせることにより高い反射率を有するミラーとして好適に利用することができる。
　さらに、当該ＳｉＣ層は、高い強度と硬度を有しているので、傷つきにくく、薄くしても割れにくいものである。このため、これを用いたミラーを軽量化することができる。
図１は、本発明のミラーの一実施形態を示す断面図である。 図２は、本発明のミラーの別の一実施形態を示す断面図である。 図３は、本発明のミラーの別の一実施形態を示す断面図である。 図４は、本発明のミラーの別の一実施形態を示す断面図である。 図５は、各実施例及び比較例のミラーの正反射率の測定結果を示すグラフである。 図６は、実施例１～４と同条件で作製したＰＶＤ－ＳｉＣ層のＸ線回折スペクトルの測定結果である。 図７は、比較例１で用いたものと同じＣＶＤ－ＳｉＣ層のＸ線回折スペクトルの測定結果である。
　以下において、本発明のミラーの実施形態について詳細に説明する。なお、図面中における各層の層厚及び長さ等の寸法や形状、積層状態等は、実際のものとは異なりうる。
　本発明のミラーは、反射面を有する支持材と、支持材上に備えられた非晶質のＳｉＣ層とを有する。
　ここで、非晶質のＳｉＣ層は支持材の反射面上に設けられてもよく、あるいは、たとえば、支持材が後述する基材と反射面を与える金属層あるいは誘電体被膜（誘電体多層膜）とからなる組み合わせ部材の場合には、支持材の、金属層あるいは誘電体被膜側とは反対側の面上に設けられてもよい。
　（支持材）
　本発明のミラーにおける支持材は、反射面を有する。なお、以下において、反射面を有する支持材を、反射部材ともいうことがある。
　ここで、支持材の反射面とは、光を反射するための面であり、平面であっても曲面であってもよい。反射面が複数ある場合、平面状の反射面を、少しずつ角度を変え、曲面に近い構成となるように並べてもよい。
　支持材の反射面は、金属面であることが好ましい。支持材の反射面が金属面であると、波長依存性が小さいため、光エネルギーを効率良く集めることができる。
　前記金属面を構成する金属は、タングステン、モリブデン、アルミニウム、金、銀、銅、クロム及びニッケルから選ばれる１又は２以上の金属を主成分とする純金属または合金であることが好ましい。これらの金属は、非晶質のＳｉＣ層を形成する際に変質しにくく、反射率が低下しにくい。また、熱エネルギーに変換されやすい可視光～赤外域において高い反射率を有している。このため、非晶質のＳｉＣ層を有していても高い反射率を維持することができる。なお、「タングステン、モリブデン、アルミニウム、金、銀、銅、クロム及びニッケルから選ばれる１又は２以上の金属を主成分とする」とは、これら１又は２以上の金属を、たとえば９０重量％以上、好ましくは９５重量％以上含有することを表す。
　本発明において、反射部材としては、反射面を有するものであれば特に限定されないが、たとえば、以下の二つの形態が利用できる。すなわち、単一の金属で構成されている単一部材の形態、及び、金属、セラミックスあるいはガラス等からなる基材と、反射面を与える金属層あるいは誘電体被膜（誘電体多層膜）とからなる組み合わせ部材の形態、の二つの形態である。
　以下において、これらについて順に説明する。
　＜単一部材の場合＞
　反射部材としては、たとえば、反射部材全体が金属で構成されている単一部材を用いることができる。単一部材からなる反射部材は、金属からなる部材であって、板状、ブロック状などの形状を有し、光を反射するための反射面を有している。光を反射するための反射面を有していれば、その形状は特に限定されない。反射部材の反射面は、光を反射しやすいように滑らかな面である。また、反射部材の反射面は、平面であっても曲面であってもよい。
　この場合において、反射面は、光を反射しやすいように研磨されていることが好ましい。また、反射部材を構成する金属と同一の金属を被覆してもよい。被覆の方法は特に限定されず、スパッタリング、蒸着、熔射、めっきなどが利用できる。同一の金属を被覆することによって表面が滑らかになり、光が散乱しにくくなる。
　また、反射部材を構成する金属としては、純金属、合金を問わず利用することができる。たとえば、前記した、タングステン、モリブデン、アルミニウム、金、銀、銅、クロム及びニッケルから選ばれる１又は２以上の金属を主成分とする純金属または合金を好適に用いることができる。
　単一部材からなる反射部材を用いた場合の本発明のミラーの一実施形態を図１に示す。本実施形態において、ミラー１は、反射面を有する支持材２と、支持材２上に設けられた非晶質のＳｉＣ層３とを備えている。
　＜組み合わせ部材の場合＞
　また、反射部材としては、金属、セラミックスあるいはガラス等からなる基材と、反射面を与える金属層または誘電体被膜とからなる組み合わせ部材を用いることもできる。基材と、反射面を与える金属層または誘電体被膜とが別々に存在することにより、基材に必要な性能と、反射面に必要な性能とを、それぞれ実現することができる。
　基材には、ミラーの変形を防止するため、軽量であり、弾性率が高く、非晶質のＳｉＣ層との熱膨張係数が近いことや、非晶質のＳｉＣ層の形成時の熱に耐えられる程度の耐熱性を有していることが要求される。このような材料としては、たとえば、金属、セラミックス、ガラスなどが利用できる。
　基材の材料としては、金属であれば、たとえば、鉄、アルミ、ステンレスなどが利用できる。セラミックスであれば、たとえば、黒鉛、アルミナ、Ｓｉ３Ｎ４などが利用できる。ガラスであれば、たとえば、石英ガラス、高透過ガラス、テンパックスガラスなどが利用できる。これらの材料は、耐熱性を有している上に、非晶質のＳｉＣ層との熱膨張係数が近く、ミラーを薄くしても熱膨張差により発生する反りを小さくすることができる。
　反射面を与える金属層または誘電体被膜には、可視光～赤外域での反射率が高く、非晶質のＳｉＣ層との熱膨張係数が近いことや、非晶質のＳｉＣ層の形成時の熱に耐えられる程度の耐熱性を有していることが要求される。
　金属層の材料としては、純金属、合金を問わず利用することができる。たとえば、前記した、タングステン、モリブデン、アルミニウム、金、銀、銅、クロム及びニッケルから選ばれる１又は２以上の金属を主成分とする純金属または合金を好適に用いることができる。
　なお、金属層の形成方法としては、特に限定されないが、たとえば、スパッタリング、蒸着、熔射、めっきなどが利用できる。
　また、誘電体被膜（誘電体多層膜）の材料としては、たとえば、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等が挙げられる。中でも、屈折率の高い酸化チタン、酸化亜鉛等が好ましく用いられる。
　反射部材として組み合わせ部材を用いた場合の本発明のミラーの一実施形態を図２に示す。本実施形態において、ミラー１は、基材４及び反射面を与える金属層５とからなる支持材２と、金属層５上に設けられた非晶質のＳｉＣ層３とを備えている。
　また、反射部材として組み合わせ部材を用いた場合の本発明のミラーの別の一実施形態を図３に示す。本実施形態において、ミラー１は、基材４及び反射面を与える金属層５とからなる支持材２と、支持材２の金属層５が設けられた面とは反対側の面上に設けられた非晶質のＳｉＣ層３とを備えている。
　反射部材の厚みは、特に限定されないが、単一の金属で構成されている単一部材の形態の場合、処理中の基材温度を必要以上に変化させず、均質な膜厚を得るためには、たとえば１０ｎｍ～１μｍである。また、金属、セラミックスあるいはガラス等からなる基材と、表面が反射面となる金属層または誘電体被膜とからなる組み合わせ部材の形態の場合、使用される環境における構造物としての質量を考慮すると、基材の厚みは、たとえば１００μｍ～５ｍｍであり、金属層または誘電体被膜の厚みは、たとえば１０ｎｍ～１μｍである。
　（非晶質のＳｉＣ層）
　本発明のミラーにおいては、支持材上に、非晶質のＳｉＣ層が設けられている。非晶質のＳｉＣ層としては、たとえば、物理気相成長法（ＰＶＤ）により形成されたＳｉＣ層（ＰＶＤ－ＳｉＣ層）が挙げられる。
　本発明において、非晶質のＳｉＣ層の形成に用いられる物理気相成長法（ＰＶＤ）としては、スパッタリング、真空蒸着、イオンプレーティング等が挙げられる。なお、物理気相成長法（ＰＶＤ）によれば、均質な膜形成が可能である。
　非晶質のＳｉＣ層を形成する際の物理気相成長法（ＰＶＤ）の条件については、非晶質のＳｉＣ層を形成できる条件であれば、特に限定されず、形成する非晶質のＳｉＣ層の厚みや光学特性等を考慮して、適切な条件を選択すればよい。
　本発明において、非晶質のＳｉＣ層の厚みは特に限定されるものではないが、当該ＳｉＣ層は非晶質（アモルファス状）であるため、粒界がなく、強度上の弱点が無いことになり、薄くても粒界を起点とした層の破壊が起こりにくい。そのような非晶質のＳｉＣ層の効果をより有効に発揮するためには、厚みが１０ｎｍ～１０μｍであることが好ましい。非晶質のＳｉＣ層の厚みが１０ｎｍ以上であると、基材表面の面の粗さに左右されることなく膜の形成が出来る。また、１０μｍ以下であると、光の吸収量が少なく、光の反射を充分に維持することができる。非晶質のＳｉＣ層の厚みは、より好ましくは１０ｎｍ～１μｍ、さらに好ましくは１０ｎｍ～１００ｎｍである。
　非晶質のＳｉＣ層は、波長６００ｎｍの光に対して８０％以上の透過率を有していることが望ましい。８０％以上の透過率を有していると、光を効率良く反射することができる。波長６００ｎｍの光に対する透過率は、より好ましくは、９０％以上である。前記透過率が９０％以上であると、さらに効率良く光を反射することができる。非晶質のＳｉＣ層の光透過率は、その厚さを適宜調整すること等によって調整することができる。
　非晶質のＳｉＣ層は、面粗さＲａが２０ｎｍ以下であることが好ましい。面粗さＲａが２０ｎｍ以下であると、熱エネルギー源となる可視光や赤外線の波長より面粗さが十分に小さいので、光が散乱されにくく、効率良く光を反射するミラーを提供することができる。なお、当該面粗さは、ＪＩＳ　Ｂ０６０１に基づいて測定することができる。
　（中間層）
　本発明のミラーにおいては、必要に応じて、支持材の反射面と非晶質のＳｉＣ層との間に、非晶質のＳｉＣ層よりも屈折率の低い中間層を有していてもよい。非晶質のＳｉＣ層よりも屈折率の低い中間層を備えることにより、ミラーの反射率をより高めることができる。また、中間層の存在により、反射面とミラー外表面との距離を遠ざけることができるので、反射面をより損傷しにくくすることができる。
　中間層の屈折率は、非晶質のＳｉＣ層の屈折率よりも低ければ特に限定されず、たとえば、２以下であり、好ましくは１～１．５である。
　中間層を構成する材料としては、非晶質のＳｉＣ層よりも屈折率の低いものであれば、特に限定されるものではないが、たとえば、ＳｉＯ２、ＭｇＦ２、Ａｌ２Ｏ３等のセラミックス等が挙げられ、ＳｉＯ２が、特に好ましい。ＳｉＯ２は、透明度が高く、反射面を構成する金属よりも硬いので、反射面を保護する効果が強い。
　中間層を形成する方法は特に限定されないが、物理気相成長法（ＰＶＤ）により形成することが好ましい。中間層の形成に用いられる物理気相成長法（ＰＶＤ）としては、スパッタリング、真空蒸着、イオンプレーティング等が挙げられる。これらの方法は、電荷による加速作用が働くので、中間層を、反射面により強固に被覆することができる。金属反射膜へのダメージ（エッチング）の防止の観点からは、真空蒸着が特に好ましい。
　中間層としては、ＰＶＤにより形成されるＳｉＯ２層（ＰＶＤ－ＳｉＯ２層ともいう）が、特に好ましい。
　中間層の厚みは、特に限定されないが、好ましくは１ｎｍ～１００μｍであり、より好ましくは１０ｎｍ～１μｍである。ここで、膜厚と波長には，ｎｄ＝λ／４の関係があり（ｎ：屈折率、ｄ：厚み、λ：波長）があり、材料の屈折率に応じて任意の膜厚を形成させる。
　中間層を備えた本発明のミラーの一実施形態を図４に示す。本実施形態において、ミラー１は、基材４及び反射面を与える金属層５とからなる支持材２と、金属層５上に設けられた中間層６と、中間層６上に設けられた非晶質のＳｉＣ層３とを備えている。
　つづいて、本発明のミラーの製造方法の一実施形態について説明する。
　本発明のミラーは、たとえば、反射面を有する支持材上に、ＰＶＤ等により非晶質のＳｉＣ層を形成することにより製造することができる。
　また、中間層を有するミラーの場合は、たとえば、反射面を有する支持材上に、ＰＶＤ等により中間層を形成した後、当該中間層上にＰＶＤ等により非晶質のＳｉＣ層を形成することにより製造することができる。
　本発明のミラーは、前記した構成を有することにより、高い反射率を有するとともに、傷つきにくく、長期信頼性を有するものである。したがって、特に、太陽光集光用ミラーとして好適に使用できる。
　以下、本発明の実施例について説明する。ただし、本発明は、これら実施例により限定されるものではない。
　（実施例１）
　まず、支持材としてのガラス板（厚み：１ｍｍ）の面上に、ＤＣスパッタリングにより厚み１００ｎｍのＡｇ層を成膜することにより、反射面を有する支持材を作製した。当該ＤＣスパッタリングは、徳田製作所製のＤＣスパッタリング装置（ＣＦＳ－４ＥＳ）を用いて、以下の条件で行った。
　　Ａｇターゲット：田中貴金属工業製
　　初期真空度：１．０×１０－３Ｐａ
　　スパッタガス：Ａｒ
　　スパッタガス圧力：０．６Ｐａ
　　ＤＣ出力：２００Ｗ
　　成膜時間：１５０秒
　　成膜温度：常温
　つづいて、支持材のＡｇ層を形成した面とは反対側の面上に、ＲＦスパッタリングにより厚み２０ｎｍのＰＶＤ－ＳｉＣ層を成膜することにより、実施例１のミラーを作製した。当該ＲＦスパッタリングは、ＲＦスパッタリング装置を用いて、以下の条件で行った。
　　初期真空度：１．０×１０－３Ｐａ
　　スパッタガス：Ａｒ
　　スパッタガス圧力：０．６Ｐａ
　　ＲＦ出力：５００Ｗ
　　成膜時間：１４０秒
　　成膜温度：常温
　（実施例２）
　ＰＶＤ－ＳｉＣ層を成膜する際の成膜温度を３００℃とした以外は実施例１と同様にして、実施例２のミラーを作製した。
　（実施例３）
　まず、実施例１と同様の手法によりガラス板上に厚み１００ｎｍのＡｇ層を成膜し、反射面を有する支持材を作製した。
　つづいて、支持材のＡｇ層を形成した側の面上に、真空蒸着により、厚み１１６ｎｍのＳｉＯ２層を成膜した。当該真空蒸着は、真空蒸着装置を用いて、以下の条件で行った。
　　圧力：０．６Ｐａ
　　成膜時間：１２０秒
　その後、実施例１と同様の手法により、ＳｉＯ２層上に２０ｎｍのＰＶＤ－ＳｉＣ層を成膜し、実施例３のミラーを作製した。
　（実施例４）
　ＰＶＤ－ＳｉＣ層を成膜する際の成膜温度を３００℃とした以外は実施例３と同様にして、実施例４のミラーを作製した。
　（比較例１）
　まず、実施例３と同様の手法によりガラス板上に厚み１００ｎｍのＡｇ層を成膜し、反射面を有する支持材を作製した。その後、実施例３と同様の手法により、支持材のＡｇ層を形成した側の面上に厚み１１６ｎｍのＳｉＯ２層を成膜した。
　つづいて、ＳｉＯ２層上に厚み５０μｍのＣＶＤ－ＳｉＣ層を貼り合わせることにより、比較例１のミラーを作製した。なお、ＣＶＤ－ＳｉＣ層とは、化学気相成長法（ＣＶＤ）により形成されたＳｉＣ層を表す。ここで、ＣＶＤ－ＳｉＣ層としては、研磨により両面の面粗さＲａを１．５ｎｍとしたものを用いた。
　（比較例２）
　ＰＶＤ－ＳｉＣ層を設けなかった以外は実施例１と同様にして、比較例２のミラー（ガラスミラー）を作製した。
　（分光反射率の測定）
　各実施例及び比較例のミラーについて、φ６０積分球を用いた島津製作所製Ｓｏｌｉｄｓｐｅｃ３７００を用いて、正反射率を測定した。測定は、測定波長２５０－１０００ｎｍ、入射角８°、スリット幅５ｎｍの条件で行った。
　なお、実施例１～４のミラーについては、ＰＶＤ－ＳｉＣ層側から光を入射させた。また、比較例１のミラーについては、ＣＶＤ－ＳｉＣ層側から光を入射させた。比較例２のミラーについては、支持材のＡｇ層を形成した面とは反対側の面側から光を入射させた。
　図５に、各実施例及び比較例のミラーの正反射率の測定結果を示す。
　ＰＶＤ－ＳｉＣ層を有する実施例１～４のミラーは、ＣＶＤ－ＳｉＣ層を有する比較例１のミラーと比較して、可視光線領域から赤外線領域にかけてより高い反射率を有するものであった。
　特に、中間層としてのＳｉＯ２層を有する実施例３～４のミラーは、可視光線領域から赤外線領域にかけて特に高い反射率を有するものであり、その可視光線領域から赤外線領域における反射率は、比較例２のガラスミラーと同等であった。
　なお、実施例３～４のミラーは、波長４００ｎｍ付近の反射率が局所的に低かったが、これは光干渉の影響によるものと推察される。
　（Ｘ線回折測定及び面粗さＲａの測定）
　各実施例で用いたのと同じガラス板上に、各実施例と同様の手法により厚み２０ｎｍのＰＶＤ－ＳｉＣ層を成膜し、リガク製Ｘ線回折装置：ＵｌｔｉｍａＩＶを用いて、侵入深さ：５ｎｍの条件で、Ｘ線回折スペクトルを測定した。その測定結果を図６に示す。図６に示されるように、形成されたＰＶＤ－ＳｉＣ層は非晶質であることが確認された。
　また、Ｘ線回折測定で用いた試料と同様にして作製した試料について、ＰＶＤ－ＳｉＣ層側の面粗さＲａを、ＪＩＳ　Ｂ０６０１に準拠して測定したところ、１．０ｎｍであった。
　また、比較例１で用いたＣＶＤ－ＳｉＣ層について、上記と同様にＸ線回折スペクトルを測定した。その測定結果を図７に示す。図７に示されるように、ＣＶＤ－ＳｉＣ層のＸ線回折スペクトルにおいては（１１１）に強いピークが確認され、結晶性が高いことが確認された。
　なお、上記したように、比較例１で用いたＣＶＤ－ＳｉＣ層は、両面の面粗さＲａが１．５ｎｍであった。
　本発明を特定の態様を参照して詳細に説明したが、本発明の精神と範囲を離れることなく様々な変更および修正が可能であることは、当業者にとって明らかである。
　なお、本出願は、２０１４年７月１８日付けで出願された日本特許出願（特願２０１４－１４７８５７）に基づいており、その全体が引用により援用される。
　１　ミラー
　２　支持材
　３　非晶質のＳｉＣ層
　４　基材
　５　金属層
　６　中間層 

Claims (11)

  1. 　反射面を有する支持材と、前記支持材上に備えられた非晶質のＳｉＣ層とを有することを特徴とするミラー。
  2. 　前記ＳｉＣ層が、物理気相成長法により形成されたＳｉＣ層であることを特徴とする請求項１に記載のミラー。
  3. 　前記支持材の前記反射面が、金属面であることを特徴とする請求項１または２に記載のミラー。
  4. 　前記金属面を構成する金属が、タングステン、モリブデン、アルミニウム、金、銀、銅、クロム及びニッケルから選ばれる１又は２以上の金属を主成分とする純金属または合金であることを特徴とする請求項３に記載のミラー。
  5. 　前記ＳｉＣ層は、厚さが１０ｎｍ～１０μｍであることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載のミラー。
  6. 　前記支持材の前記反射面と前記ＳｉＣ層との間に、前記ＳｉＣ層よりも屈折率の低い中間層をさらに有することを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載のミラー。
  7. 　前記中間層は、ＳｉＯ２よりなることを特徴とする請求項６に記載のミラー。
  8. 　前記中間層は、物理気相成長法により形成されたものであることを特徴とする請求項６または７に記載のミラー。
  9. 　前記中間層は、厚さが１ｎｍ～１００μｍであることを特徴とする請求項６～８のいずれか１項に記載のミラー。
  10. 　前記支持材は、前記反射面を与える金属層と、基材とからなることを特徴とする請求項３～９のいずれか１項に記載のミラー。
  11. 　太陽光集光用ミラーであることを特徴とする請求項１～１０のいずれか１項に記載のミラー。
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