用于获得被提供有包含不连续的薄金属层的涂层的基材的方法
【专利说明】用于获得被提供有包含不连续的薄金属层的涂层的基材的方法
[0001]本发明涉及包含基材的材料的领域，该基材被涂覆有至少一个进行纳米等级或者微米等级纹理化的涂层。
[0002]这些纹理化涂层，其呈现为几何图形的形式，用于许多领域中的多种应用。呈周期性分布的不连续的线的形式的涂层特别地用于光学、电子学或光电子学领域中，例如作为起偏振器或者电极。
[0003]这种涂层通常通过如光刻蚀法或者纳米压印技术获得。除了它们的高成本，这些技术不允许处理具有大尺寸的基材，例如数平方米的基材。
[0004]存在对能够使涂层更加经济地进行纹理化的需要。能够使具有大尺寸的涂层纹理化还将允许扩宽这些材料的应用领域，例如应用到建筑领域中。
[0005]为此目的，本发明的第一主题是用于获得一种包含基材的材料的方法，该基材在它的至少一个面的至少一部分上涂覆有包含至少一个基于银、金或者它们的任何合金的不连续的薄金属层的涂层，所述或者每个不连续的薄金属层被封装在至少两个薄电介质层之间，和所述或者每个不连续的薄金属层呈周期性几何图形的形式。这种方法包括以下步骤:
-在基材的至少一个面的至少一部分上沉积包含至少一个基于银、金或者它们的任何合金的连续薄金属层的涂层，然后
-使如此涂覆的基材面对至少一个发射以至少一根线的形式聚焦在所述涂层上的激光辐射的激光装置行进，调节所述辐射的功率以便通过反润湿使得所述或者每个薄金属层是不连续的。
[0006]本发明的另一主题是通过根据本发明的方法能够获得的包含基材的材料，该基材在它的至少一个面的至少一部分上涂覆有包含至少一个基于银、金或者它们的任何合金的不连续的薄金属层的涂层，所述或者每个不连续的薄金属层被封装在至少两个薄电介质层之间，并且所述或者每个不连续的薄金属层呈周期性几何图形的形式。
[0007]这种获得具有周期性几何图形的纹理化涂层的方法是更加经济的并且比已知的技术(尤其基于平版印刷术的那些)更快的，因为在它的最简单的形式中，它包括涂层的沉积步骤，然后是其中该涂层在激光线下行进的处理步骤。这两个步骤还可以在具有大尺寸的基材上进行实施。
[0008]本发明人已经可以证明，激光处理，从一定功率开始，引起金属层的反润湿(d6mouillage)，该金属层，其最初是连续的，变得不连续的以形成图形。该科学原因本身不是已知的，在这种条件下产生的反润湿引起纳米等级或者微米等级的周期性图案的形成。
[0009]该术语“不连续的”理解为该(或者每个)薄金属层覆盖该下邻层的仅仅一部分。在反润湿之后，因此在最终的材料中，该(或者每个)薄金属层优选地覆盖该下邻层的表面的30%至60%，典型地大约50%。
[0010]该措辞“所述或者每个不连续的薄金属层被封装在至少两个薄电介质层之间”理解为电介质层围绕着所述或者每个薄层进行设置:至少一个在下面(更接近于该基材)和至少一个在上面(更远离该基材)。然而该薄电介质层不必然与它们包围的金属层接触，如在下文中更详细地解释的那样。
[0011]优选地，该基材在它的一个面的整体上方被涂覆。该涂层，无论它是中间(在激光处理之前)或者最终的(在激光处理之后)，有利地包括单一薄金属层，特别地基于银甚至由银组成。
[0012]该(或者必要时每个)薄金属层优选地主要地由银、金或者它们的任何合金组成，或者由银、金或者它们的任何合金组成。优选地，该(或者每个)薄金属层由银组成。银可以容易地，特别地通过阴极溅射进行沉积，并且具有有利的光学性质和电学性质，特别地导电性质，低辐射率性质和在红外线区中的反射性质。金也具有有利的性质，但是具有高得多成本。
[0013]该周期性几何图形优选地具有在0.1至10微米，特别地0.3至5微米，甚至0.4至4微米的范围内的周期。这些图案，其在约一百纳米或者约微米的等级上进行重复，具有如在下文中详述的特别地有利性质。
[0014]几何图案的周期可以使用不同参数进行调节，特别地:
-激光辐射的波长;典型地当激光线与行进方向垂直时，该周期约为该激光辐射的波长的两倍。
-在激光线和行进方向之间的角度。实际上，该周期基本上与这种角度的正弦成比例。 -该涂层的层的厚度和折光指数，其控制激光辐射的干涉现象。
-位于该金属层下方并与其直接接触的下邻层的化学物类和厚度;事实上，这种层影响该银的润湿性质。
[0015]在一个特别有利的实施方案中，该获得的几何图案是在该基材的行进方向中延伸的线。该最终材料的几何图案因此是线。从该激光辐射的一定功率开始，该(或者每个)薄金属层的反润湿实际上开始自发地在该基材的行进方向中产生金属(特别地银)线。如上所指出，这些线的周期约为激光辐射的波长的两倍(乘以由激光线和行进方向形成的角度的正弦)。
[0016]优选地，该线的宽度为约半周期，或者甚至等于半周期。这种宽度有利地在0.05至5微米，特别地0.15至2.5微米，甚至0.2至2微米的范围内。由这些线占据的区域占该下邻层的表面的40%至60%、典型地大约50%。因此，未被该(或者每个)薄金属层涂覆的区域的宽度优选地在0.05至5微米，特别地0.15至2.5微米，甚至0.2至2微米的范围内。在光偏振应用中，周期的选择是重要的，这是因为它允许使其波长约为这种周期的辐射进行偏振。
[0017]按照另一个优选的实施方案，该周期性图案具有沿着至少两个彼此不平行的轴的周期性。该周期性图案特别地可以是具有基本相同尺寸和形状的滴状物，它们有规律地间隔并且沿着数个彼此不平行的轴周期性地顺序排列。该滴状物特别地可以进行顺序排列使得每个滴状物是六边形，特别地规则六边形的中心，六边形的顶点是六个与所讨论的滴状物最接近的滴状物。所述滴状物可以具有基本椭圆的或者圆形的形状。实际上，已经显示，通过使所述激光辐射的功率提高至比产生所述线状图案的水平更高的水平(或者如将在下文看见地，通过降低行进速度)，预先形成的线本身开始进行反润湿以形成这种滴状物。在中间阶段中(因此对于中间功率或者行进速度)，所述图案这时呈线形式，其宽度周期性地改变。事实上，所述滴状物仍然不是分离的。
[0018]所述或者每个连续的薄金属(特别地银)层的物理厚度优选地在2至20nm的范围内。
[0019]所述涂层(在处理之前或之后)优选包括，从基材开始，第一涂层(其包含至少一个第一电介质层、至少一个薄金属(特别地银)层，任选的上阻隔层)和第二涂层(其包含至少一个第二电介质层)。因此，该薄金属层本身被封装在至少两个电介质层之间。
[0020]该上阻隔层用来在沉积在随后的层期间(例如如果该随后的层在氧化或者氮化气氛下进行沉积)和在任选的淬火或者弯曲类型的热处理期间保护该金属层。
[0021]该金属层还可以被沉积在下阻隔层上并且与下阻隔层接触。该堆叠体因此可以包括围绕该金属层或者每个金属层的上阻隔层和/或下阻隔层。
[0022]阻隔层(下阻隔层和/或上阻隔层)通常基于选自镍、铬、钛、铌的金属或者这些不同金属的合金。特别地可以提及镍钛合金(尤其包含约50%重量的每种金属的那些)或者镍铬合金(尤其包含80%重量镍和20%重量铬的那些)。该上阻隔层还可以由数个重叠的层构成;例如;在远离该基材的方向上，钛层然后镍合金层(尤其镍铬合金)，或者反之亦然。提到的不同金属或合金还可以部分地进行氧化，并且尤其可以是亚化学计量氧的(例如T1x或NiCrOx)。
[0023]这些阻隔层(下阻隔层和/或上阻隔层)是非常薄的，通常具有低于lnm的厚度，以便不影响该堆叠体的光透射，并且在激光处理期间可以被部分氧化。通常，该阻隔层是牺牲层，其能够俘获来自大气或来自该基材的氧，因此防止该金属层的氧化。因此可能的是，在该最终产品中，该阻隔层至少部分地被氧化。
[0024]第一和/或第二电介质层优选地是由氧化物(尤其氧化锡或者氧化钛)，或者氮化物，尤其氮化硅(特别地对于第二电介质层，即最远离该基材的电介质层的情况下)制成。通常，该氮化硅可以进行掺杂，例如用铝或硼掺杂，以便使得它更容易通过阴极溅射技术进行沉积。掺杂度(对应于相对于硅的量的原子百分率)通常不超过2%。这些电介质层的功能是保护金属层不受化学侵蚀或机械侵蚀并且它们还通过干涉现象影响该堆叠体的光学性质，尤其在反射中的光学性质。
[0025]第一涂层可以包含一个电介质层或多个，典型地2至4个电介质层。第二涂层可以包含一个电介质层或多个，典型地2至3个电介质层。这些电介质层优选由选自氮化硅、氧化钛、氧化锡和氧化锌或者它们的任何它们的混合物或者固溶体(例如氧化锡锌或者氧化钛锌)的材料制成。无论是在第一涂层中或者是在第二涂层中，电介质层的物理厚度，或者所有的电介质层的总物理厚度优选