CN107645988A - 用于低辐射率涂层的钛镍铌合金阻挡层 - Google Patents

Abstract

一种制备低辐射面板的方法，包括：控制形成在薄导电银层上的阻挡层的组合物。该阻挡结构可含有镍、钛、铌的三元合金，其与二元阻挡层相比，显示出在整体上具有改进的性能。镍的百分比可为5‑15wt％，钛的百分比可为30‑50wt％，铌的百分比可为40‑60wt％。

Description

用于低辐射率涂层的钛镍铌合金阻挡层

相关申请的交互参照

本申请是2013年3月12日提交的美国专利申请No.13/797,504申请的部分延续。其被纳入此处作为参考。

技术领域

本发明涉及一种提供高透射率和低辐射率的膜，特别是一种配置在透明基板上的膜。

背景技术

阳光控制玻璃通常用于以下应用，诸如建筑玻璃窗和车窗，通常提供较高的可见光透射率和低辐射率。较高的可见光透射率可使更多的阳光透过玻璃窗，因此被较理想地应用于许多窗中。低辐射率可以阻止红外(IR)辐射来减少不理想的室内升温。

在低辐射率玻璃中，红外辐射主要表现为具有最小吸收率和辐射，从而减少了低辐射率表面的传热。低辐射率或低辐射面板通常是将反射层(例如银)沉积在基板上被形成，如玻璃。该反射层的整体质量，如纹理和晶体取向，为实现所需的性能十分重要，如较高的可见光透射率和低辐射率(即，较高的热反射)。为了提供粘接力和保护，通常在反射层的下方和上方形成一些其他层。这些层通常包括介电层，如氮化硅，氧化锡，和氧化锌，在堆栈和基板以及环境之间提供阻挡，以及作为光学填料和用作抗反射涂层以改善面板的光学特性。

已知的实现低辐射率的方法是形成相对厚的银层。然而，随着银层厚度的增加，反射层的可见光透射率减少，制造吞吐量也下降，而整体制造成本被增加。因此，可取的形式是使银层尽可能薄，同时提供适合于低辐射应用的辐射率。

发明内容

在一些实施例中，提供一种阻挡结构，以及用于形成该阻挡结构的方法，用于将在低辐射率涂层中使用的红外反射层。该阻挡层可包括钛，镍和铌的三元合金。钛的百分比可为5-15wt％。镍的百分比可为30-50wt％，铌的百分比可为40-60wt％。

在一些实施中，提供一种阻挡结构，以及用于形成该阻挡结构的方法，用于将在低辐射率涂层中使用的红外反射层。该阻挡层可包括镍，钛和铌的三元合金。镍的百分比可为5-15wt％。钛的百分比可为30-50wt％，铌的百分比可为40-60wt％。

在一些实施例中，红外反射层可形成在底层上，例如抗反射层或种子层。底层可包括金属氧化物材料，例如氧化锌，掺杂的氧化锌，氧化锡，掺杂的氧化锡，或锌和锡的氧化物合金。

在一些实施例中，阻挡结构的光学和机械性能都可以被优化，包括低可见光吸收率，较高的可见光透射率，较高的红外反射率，较高的机械耐久性和粘接性能。例如，高含量的镍和铌可以提高涂层的耐久性，例如通过加强与银层的界面。与二元镍合金和其他组合物范围的三元镍合金相比，三元合金可以表现出更好的整体性能。

附图说明

为了便于理解，在可能的情况下使用相同的参照符号来用于表示相同的部件。附图不具有比例，且图中各部件的相对尺寸被示意性地示出且无比例。

以下参照附图进行详细说明，从而本发明的技术可更好地被理解，其中：

图1A示出根据一些实施例的示例性膜涂层。

图1B示出根据一些实施例的低辐射率透明面板105。

图2A-2B示出根据一些实施例的物理气相沉积(PVD)***。

图3示出根据一些实施例的示例性在线沉积***。

图4示出根据一些实施例的具有不同阻挡材料的低辐射堆栈的片电阻响应。

图5示出了根据一些实施例的溅射涂层的流程图。

图6示出了根据一些实施例的溅射涂层的流程图。

图7示出了作为阻挡层的各种材料的性能数据表。

图8示出了根据一些实施例的溅射涂层的流程图。

具体实施方式

以下参照附图对一个或多个实施例进行详细说明。详细说明是针对这些实施例而提供的，但不限于任何特定示例。范围仅限于权利要求，并且包含各种替代、修改和等价物。许多具体细节在以下说明中被提出以便提供透彻的理解。这些细节作为示例的目的被提供，且说明的技术可以根据权利要求被实施，而无需一些或所有具体细节。为了清楚起见，在与实施例相关的技术领域中的已知技术材料没有被详细描述来避免使说明模糊不清。

在一些实施例中，公开了一种制造涂层面板的方法和设备。该涂层面板可以包括形成在其上的涂层，例如具有诸如银之类导电材料的低电阻率的薄红外反射层。该红外反射层可以包括导电材料，其反射率与电导率成比例。因此，例如银的金属层，可以在低辐射率涂层中用作红外反射层。为了保持红外反射层的导电率，例如银层，防止后续沉积层的氧化或后续的高温退火，阻挡层可以形成在银层上。

在一些实施例中，用于制造低辐射率涂层面板的方法和设备，其包括在该条件下在类似银的导电层上沉积阻挡层，使银的电阻率和涂层面板的辐射率是最佳的。例如，通过含有钛、铌和镍的阻挡层保护，可以实现低电阻银层或低辐射率面板。

钛可作为低辐射率涂层的阻挡层，这是由于其的高氧亲和力，例如吸引氧来防止银层氧化。利用钛阻挡层的低辐射率涂层可以显示出优秀的可见光透射率以及最小的红外反射率。然而，由于与银层的粘接力较差，利用钛阻挡层的低辐射率涂层显示出较差的机械耐久性。

镍可被添加至钛阻挡层来改变阻挡特性。在一般情况下，钛镍合金可以提高抗酸性或碱性溶液中的腐蚀，在高温氧化过程中提供保护。含镍合金已被描述具有足够与红外反射层的粘接力，从而提高整体的化学和机械耐久性。

在一些实施例中，对各种镍合金进行了评价，包括二元镍合金(例如镍铬和镍钛)和三元镍合金(例如镍钛铌)。一般情况下，不同的二元镍合金在不同的要求下显示出不同的性能。例如，镍钛可以在透光性方面提供轻微的改善，在机械耐久性方面几乎没有改善。钛镍合金中镍含量越高，银的粘接力越强。例如,与钛镍合金中具有50wt％的镍相比，钛镍合金中具有80wt％的镍时可以显示出更好的粘接力。与此相反，镍铬可以在机械耐久性方面提供显着的改善，但在光学性能方面较差。

在一些实施例中，镍、钛和铌的三元合金可显示出更好的整体性能，例如，与钛相比，具有更好的机械耐久性，改善了与银层的粘接力。镍、钛和铌三元合金在光学性能上也有类似或稍有改善，例如降低辐射率和吸收率，同时提高透光率。例如，电阻测量数据表明，与钛和二元合金相比，例如NiTi或NiCr，三元合金提供更好的阻挡保护。

文献表明，钛合金中的铌可以与界面隔离，从而有助于提高银的粘接力。然而，并非所有的钛、镍、铌三元合金都具有良好的光学、电学和力学性能。

在一些实施例中，公开了具有不同范围组合物的钛、镍和铌的三元合金，该合金具有优秀的综合性能，包括良好的光学性能和良好的机械性能。例如，铌的百分比较高，例如40-60wt％，可以用来提高机械耐久性且不影响光学或电学性能。同样，相对较高百分比的镍，例如高于钛但低于铌，例如30-50wt％，可用于提高机械耐久性且不影响光学或电学性质。钛的百分比可较低，例如5-15wt％，以提供所需的光学性质。作为示例，与钛和钛镍合金相比，具有50wt％的铌、40wt％的镍和10wt％的钛的三元合金可显示出更好的整体性能。

在一些实施例中，公开了具有不同范围组合物的钛、镍和铌的三元合金，该合金可提供理想的(即相对较低的)吸收率、电阻和辐射率。该合金可以包括高百分比的铌，例如40-60wt％，可用于改善机械耐久性且不影响光学或电学性能。相对较高百分比的钛，例如高于镍但低于铌，例如可以使用30-50wt％。镍的百分比可以较低，例如5-15wt％。作为示例，三元合金可以包括50wt％的铌，40wt％的钛，和10wt％的镍。

在一些实施例中，阻挡层可以包括钛，镍和铌的三元氧化物合金。氧化物合金阻挡层可以是化学计量的氧化物，例如含有足够的氧气来氧化三元合金。氧化物合金阻挡层可以是亚氧化物合金，例如，氧化物合金中的氧原子的量小于化学计量比。

阻挡层可以改善低辐射率涂层面板，例如减少可见光范围内的吸收率，例如允许较高的可见光透射率，最大限度地减少或消除与银反应，可防止涂层***的颜色退化，导致中性色面板，改善银和顶部阻挡层之间的粘接力。

在一些实施例中，用于制造低辐射率面板方法和设备，其包括低电阻的薄红外反射层，该红外反射层包含导电材料，例如公开的银、金或铜。薄银层可小于15nm，例如7或8nm。银层可具有较低的粗糙度，并优先沉积在同样具有较低粗糙度的种子层上。针对导电性，物理粗糙度和厚度，低辐射率面板可以具有整体质量被改善的红外反射层。例如，该方法使反射层的导电性改善，从而反射层的厚度可以减少但仍可提供理想的低辐射率。

通常，反射层优选是具有较低的片电阻，这是由于较低的片电阻与低辐射率有关。另外，反射层优选是较薄以提供较高的可见光透射率。因此，在一些实施例中，公开了用于沉积较薄且高导电性反射层的方法和装置，提供具有高可见光透射率和低红外辐射率的涂层。这些方法还可以最大限度地提高用于形成低辐射率面板的制造过程的体积产量、吞吐量和效率。

在一些实施例中，公开了被改善的涂层透明面板，例如涂层玻璃，具有可接受的可见光透射率和红外反射。还公开了制造改进的、涂层的、透明面板的方法，所述透明面板包括涂层堆栈中的特定层。

涂层的透明面板可以包括玻璃基板或任何其他透明基板，例如由有机聚合物制成的基板。涂层的透明面板可以在窗应用被使用，例如车辆和建筑物窗、天窗或玻璃门，单片玻璃装配或多片玻璃装配，可以或也可以不具有塑料夹层或填有气体的密封间隙。

图1A示出根据一些实施例的示例性膜涂层。阻挡层115配置在红外反射层113上，例如银层，该银层配置在基板110上以形成具有高可见光透射率和低红外辐射率的涂层透明面板100。

层115可以通过采用不同的工程和设备被溅射，例如，对象可以在直流电(DC)，脉冲直流、交流电(AC)，射频(RF)或任何其他合适的条件下被溅射。在一些实施例中，公开了用于沉积层115的物理气相沉积方法，对于红外反射层113具最小影响。

红外反射层可以包含导电材料，具有与导电率成正比的反射率。金属通常被用作红外反射层，银在红外区域提供95-99％的反射率且金提供98-99％的反射率。因此，类似银的金属层，可作为低辐射率涂层中的红外反射层。银层的沉积可以被优化以获得较高的导电性，例如通过减少银层中的杂质。

银层尽可能纯净，且直接位于银层上的层(例如，阻挡层)对于防止银的氧化十分重要，例如，后续层沉积中的氧反应溅射过程。此外，该阻挡层可以防止玻璃钢化过程中银层与氧扩散反应，或长期使用中玻璃片被暴露于环境或弄湿。

为了保持红外反射层的导电性，例如银层，防止后续层沉积或后续高温退火时的氧化，阻挡层可以形成在银层上。阻挡层可以是氧扩散阻挡层，来保护银层，防止氧扩散穿过阻挡层与银层反应。

除了氧扩散阻挡层特征外，阻挡层还具有其他理想的特征。例如，由于阻挡层被直接配置在银层上，因此阻挡层材料在银中的低或无溶解性可理想地使界面上阻挡层与银之间的反应最小化。这是由于阻挡层与银之间的反应会将杂质引入银层从而降低导电性。

此外，在低辐射率涂层面板的制造中，可以使用高温过程，例如退火淀积膜或钢化玻璃基板。高温过程会对低辐射率涂层产生不利影响，例如改变膜的结构或光学性质，例如折射率n或吸收系数k。因此，对于光学性能而言，热稳定性较理想，例如，阻挡材料可具有低消光系数，例如较低的可见光吸收率，金属形式和氧化物形式。

在一些实施例中，公开了阻挡层结构及形成其的方法，用于将在低辐射率涂层中被使用的红外反射层。阻挡层结构可以形成在红外反射层上，以防止制造过程中红外反射层受到杂质扩散的影响，同时具有良好的粘接力和良好的光学性能。

该阻挡层结构可以包括钛、镍、铌的三元合金。高百分比的铌、和低百分比的镍，例如镍低于铌，可用于提高机械耐久性能且不影响光学性能。低百分比的镍，例如，镍低于铌和钛，可以用来为银底层提供氧扩散阻挡层。

在一些实施例中，公开了在高透射率、低辐射率涂层制品上形成层115的方法，所述涂层制品具有基板和包括银、金、铜中的一个的光滑金属反射膜。在一些实施例中，还可以包括其他层，例如氧化层、种子层、导电层、抗反射层或保护层。

在一些实施例中，公开了用于不同功能目的的含多个层的涂层堆栈。例如，涂层堆栈可以包括：种子层，促使反射层的沉积；配置在反射层上的氧扩散层，以防止反射层的氧化；配置在基板上的保护层，以防止物理或化学磨损；或抗反射层，以减少可见光反射。涂层堆栈可以包括多层反射层以提高红外辐射率。

图1B示出根据一些实施例的低辐射率透明面板105。低辐射率透明面板可以包括玻璃基板120和低辐射率(low-e)堆栈190，被形成在玻璃基板120上。在一些实施例中玻璃基板120由类似硼硅玻璃的玻璃制成，并具有1-10毫米(mm)厚度。基板120可以是正方形或长方形，约横穿0.5–2米(m)。在一些实施例中，基板120可以是由塑料或聚碳酸酯制成。

低辐射堆栈190包括下部保护层130，下部氧化层140，种子层150，反射层154，阻挡层156，上部氧化层160、光学填料层170和上部保护层180。一些层可以是选择性的，并且可以添加其他层，例如界面层或粘接层。有关各层130-180所提供的功能的示例性说明在以下被提供。

通过使用物理气相沉积(PVD)和/或反应(或等离子体增强)溅射处理工具，低辐射堆栈190中的各层可按顺序(即从底部至顶部)被形成在玻璃基板120上。在一些实施例中，低辐射堆栈190被形成在整个玻璃基板120上。然而，在另一些实施例中，低辐射堆栈190可仅形成在玻璃基板120的隔离部分。

下部保护层130被形成在玻璃基板120的上表面。下部保护层130可以包含氮化硅、氮氧化硅、或其他氮化物材料，例如SiZrN，例如防止堆栈190中的其他层从基板120扩散或改善雾霾还原性能。在一些实施例中，下部保护层130由氮化硅制成，其厚度约为10-50nm，例如25nm。

下部氧化层140被形成在下部保护层130上并位于玻璃基板120之上。下部氧化层优选是金属或金属合金氧化物层，并可以作为抗反射层。下部金属氧化物层140可以加强反射层154的结晶度，例如通过加强用于反射层的种子层的结晶度，其在以下将更详细地进行说明。

层150可被用来提供红外反射膜的种子层，例如，在沉积银反射层之前沉积氧化锌层时，可提供具较低电阻率的银层，其可以改善反射特性。种子层可包含金属，如钛、锆和/或铪，或金属合金，例如氧化锌、氧化镍、镍铬氧化物、镍合金氧化物、铬氧化物或铬合金氧化物。

在一些实施例中，种子层150可以由金属制成，例如钛、锆、和/或铪，并具有例如或更少的厚度。通常，种子层是形成在表面(例如，基板)上的相对薄的材料层，以促进形成在表面上(例如种子层上)的后续层的特殊特性。例如，种子层可以用来影响后续层的晶体结构(或晶体取向)，有时被称为“模板化”，特别是后续层材料与种子层晶体结构的相互作用，使后续层的晶体结构以特定的方向形成。

例如，金属种子层被用来促进反射层以特定晶体取向生长。在一些实施例中，该金属种子层是具六边形晶体结构的材料并以(002)晶体取向被形成以促进反射层以(111)方向生长，当反射层具有面心的立方晶体结构(如银)时，优选是低辐射面板应用。

在一些实施例中，晶体取向可以通过X射线衍射(XRD)技术被特征化，其基于观测撞击层的X射线束的散射强度，银层和种子层，来作为X射线的特征函数，如入射波和散射角。例如，氧化锌种子层可以表现出明显的(002)峰值和高阶θ-2θ衍射图。这表明氧化锌晶粒的各平面与基板表面平行。

在一些实施例中，“具有(111)晶体取向的银层”或“具有(002)晶体取向”的氧化锌种子层术语分别包含“用于银层的(111)晶体取向或用于氧化锌种子层的(002)晶体取向的含义。例如，晶体取向可以通过观察XRD表征中明显的晶体峰值被确定。

在一些实施例中，种子层150可被连续并覆盖整个基板。另外，种子层150可不以完全连续的方式被形成。种子层可以分布在基板表面，从而种子层区域的每一个与穿过基板表面的的其他种子层区域横向隔开，并且不完全覆盖基板表面。例如，种子层150的厚度可以是单层或更薄，例如且层段之间的分离可能会导致形成该薄的种子层(即，该薄层不形成连续层)。

反射层154被形成在种子层150上。红外反射层可以是金属反射膜，如银、金或铜。通常，红外反射膜包含良好的导电体，阻挡热能的通道。在一些实施例中，反射层154是由银制成，具有例如的厚度。由于反射层154被形成在种子层150上，例如，由于种子层150的(002)晶体取向，(111)结晶取向的银反射层154生长被促进，从而可提供较低的片电阻、较低的面板辐射率。

由于种子层150，反射层154的(111)缔卷定向被促进，因此反射层154的电导率和辐射率被提高。结果，可形成更薄的反射层154且仍然可提供足够的反射特性和可见光透射率。此外，反射层154厚度的减少使各面板在被制作时使用更少的材料，从而提高了生产吞吐量和效率，增加了用于形成反射层154的靶(例如银)的使用寿命，并降低了整体制造成本。

此外，种子层150可以在金属氧化物层140和反射层154之间提供阻挡，以减少反射层154的材料与下部金属氧化物层140中的氧可能发生的任何反应，特别是在随后的加热过程中。结果，可以减小反射层154的电阻率，从而通过降低辐射率来提高反射层154的性能。

在反射层154上形成的阻挡层156可以防止反射层154被氧化。例如，阻挡层可以是扩散阻挡层，阻止氧从上部氧化物层160扩散到银层中。阻挡层156可以包括钛、镍和铌。在一些实施例中，阻挡层156可以包括钛、镍、铌和氧。

在阻挡层156上形成的上部氧化物层可以作为抗反射膜堆栈，包括单层或多层以用于不同的功能目的。抗反射层160用于减少可见光的反射，基于透射率、折射率、粘接性、化学耐久性和热稳定性被选择。在一些实施例中，抗反射层160包括氧化锡，具有高的热稳定性。抗反射层160还可包括二氧化钛、氮化硅、二氧化硅、氮氧化硅、氧化铌、SiZrN、氧化锡，氧化锌，或任何其他合适的介电材料。

光学填料层170可用于对于低辐射堆栈提供适当的厚度，例如，提供抗反射性能。光学填料层优选是具有高可见光透射率。在一些实施例中，光学填料层170由氧化锡制成，具有例如的厚度。光学填料层可用于调整低辐射面板105的光学性能。例如，光学填料层的厚度和折射率可用来使层厚度增加至入射光波长的好几倍，有效地降低光反射率，从而提高光透射率。

上部保护层180可用来保护整个膜堆栈，例如，保护面板免受物理或化学磨损。上部保护层180可以是外部保护层，如氮化硅、氮氧化硅、氧化钛、氧化锡、氧化锌、氧化铌，或SiZrN。

在一些实施例中，粘接层可以用来在层间提供粘接力。粘接层可以由类似镍钛的金属合金制成，并有厚度，例如

根据所使用的材料，低辐射堆栈的一些层190可具有一些共同的元素。该堆栈层的示例可以在氧化物介电层140和160中使用基于锌的材料。因此，可使用相对少量的不同靶来形成低辐射堆栈190。

在一些实施例中，涂层可以包括具有多个红外反射层的双层或三层堆栈。在一些实施例中，这些层可以通过等离子体增强或反应溅射被形成，其中载体气体(例如氩)用于从靶中喷出离子，然后在沉积前穿过载体气体和反应气体(例如氧)或等离子体的混合物。

在一些实施例中，公开了沉积在银导电层上的层沉积过程对于银导电层质量的影响。由于银导电层较薄，例如，小于20nm，提供高可见光透射率，因此银导电层的质量可能受到后续沉积的层的沉积影响，例如阻挡层和反射层。

在一些实施例中，公开了可应用于沉积在导电层上的阻挡层的溅射沉积工程。例如，阻挡层可以防止红外反射层被氧化。氧化物层可以起到抗反射层的作用。阻挡层的材料可以减少导电底层的氧化反应、防止电阻率和辐射率退化等。

在一些实施例中，公开了沉积工程以及经该工程制备的涂层制品，在溅射沉积期间使用具较高氧亲和力材料与较低氧亲和力材料的合金，例如，实现高质量的涂层和涂层面板。

在一些实施例中，该合金阻挡层可以从合金靶中被溅射或从不同的元素靶中被共溅射在同一基板上。该工程可以是以纯银(其沉积纯金属的阻挡层)或可以包含氧使膜被轻微氧化。

图2A-2B示出根据一些实施例的物理气相沉积(PVD)***。在图2A中，PVD***还通常被称为溅射***或溅射沉积***200包括外壳，其定义或包围处理室240、基板230、靶组件210和从外部源220递送的反应性物种。在沉积过程中，靶经氩离子被冲击，其向基板230释放溅射粒子。溅射***200可以在基板230上执行覆盖沉积，形成沉积层以遮盖整个基板，例如，靶组件210中生成的溅射颗粒能够到达基板区域。

靶210中使用的材料，例如，包括锡、锌、镁、铝、镧、钇、钛、锑、锶、铋、铌、硅、银、镍、铬、铜、金、或其任何组合(即单个靶可以是由几种金属的合金制成)。此外，靶中使用的材料可以包括氧气、氮气、或氧和氮结合以形成氧化物、氮化物、和上述金属的氮氧化物。此外，虽然仅示出一个靶组件210，但也可以使用附加的靶组件。因此，可以使用不同的靶组合来形成如上所述的介电层。例如，在一些实施例中，阻挡层材料为钛镍铌，该钛，镍，铌可以由独立的钛，镍，铌靶被提供，也可以由单一的钛镍铌合金靶被提供。例如，靶组件210可以包括银靶，并且与氩离子一起将层溅射沉积在基板230上。靶组件210可以包括金属或金属合金靶，例如锡、锌或锡锌合金，并与活性氧物种一起溅射沉积金属或金属合金氧化物层。

溅射沉积***200可以包括其他部件，如用于支撑基板的基板支撑。基板支撑包括真空吸盘、静电卡盘或其他已知的机制。基板支撑可围绕垂直于基板表面的其轴线旋转。此外，基板支撑可以在垂直方向或平面方向移动。应理解，垂直方向或平面方向的旋转和移动可以是通过已知的驱动机制被实现，包括磁驱动器，线性驱动器、蜗杆、丝杠，差动泵送转盘等

在一些实施例中，基板支撑包括与电源连接的电极，例如，向基板提供RF或DC偏压，或在处理室240中提供等离子体环境。靶组件210可以包括与电源连接的电极，从而在处理室中产生等离子体。靶组件210优选是朝向基板230。

溅射沉积***200可以包括电源，与靶电极耦合。该电源向电极提供电源，使材料至少在一些实施例中从靶中被溅射。在溅射过程中，惰性气体，如氩气或氪气，可能通过进气口220进入处理室240。在实施例中，在使用反应溅射时，反应气体也可能被引入，例如氧或氮，其与靶中喷出的颗粒相互作用在基板上形成氧化物、氮化物，和/或氮氧化物。

溅射沉积***200还包括控制***(未显示)，例如，处理器和存储器，其***作与其他部件通信并被用来控制其的运作以执行在此所述的方法。

在一些实施例中，公开了用于在薄的下部电阻银层上制备层的方法和装置，该方法包括控制基板上的离子能量，从而沉积以低离子能量被执行，从而减少了对于银层的损伤。

图2B示出根据一些实施例的具有共溅射靶的溅射***。溅射沉积室205可包括两个靶212和214，配置在等离子体环境245中，其中包含来自外部源225的反应性物种。靶212和214可以包括合金阻挡层的第一元素，例如，Ta,Nb,Zr,Hf,Mn,Y,Si和Ti，以及合金阻挡层的第二元素，例如，Pd,Ru,Ni,Co,Mo和W，连同选择性的反应性氧物种，在基板上230沉积阻挡层合金。该配置仅为示例，也可以使用其他溅射***配置，例如具有合金材料的单个靶。

在一些实施例中，公开了用于制备低辐射率面板的方法和装置，该方法包括在含有钛、镍和铌三元合金的阻挡结构之下或之上形成红外反射层。例如，由于阻隔层保护红外反射层且不会使该低辐射率涂层特性降低，因此可以显示出最佳的红外反射、热稳定性和耐久性。

在一些实施例中，公开了用于在大面积涂层机中制备低辐射面板的方法。可提供运输机制来移动一个或多个溅射靶下的基板，在沉积阻挡层、抗反射层以及类似表面保护层的其他层之前沉积底层的导电层。

在一些实施例中，公开了在线沉积***，包括运输机制，用来移动沉积台之间的基板。

图3示出了根据一些实施例的示例性在线沉积***。运输机制370，例如传送带或多个滚轮，可以在不同溅射沉积台之间传输基板330。例如，可以将基板置于具有靶组件310A的台#1，然后被传输到具有靶组件310B的台#2，然后被传输到具有靶组件310C的台#3。具有靶组件310A的台#1可以是银沉积台，溅射具有银红外反射层。具有靶310B的台#2可以是阻挡层沉积台，溅射具有钛，镍，铌材料的金属合金。如图所示，台#2包括单一的靶310B。然而，可以使用其他配置，例如利用两种不同靶的共溅射***。具有靶310C的台#3可用来沉积其他层，如抗反射层或保护层。

在一些实施例中，提供了钛、镍和铌的特定组合物百分比，以实现包括光学和机械性能在内的所有性能中的优异性能。高百分比的铌可用于改善机械性能，包括粘接力、热稳定性和面板耐久性。例如，高于40wt％的铌可以用来获得所需的机械耐久性，例如，比得上镍铬合金阻挡层并且比钛阻挡层更好。低于60wt％铌可以不降低光学性能，例如，保持类似的或更好的可见光透射率，及低反射率，或吸收率。可以使用低百分比的钛，例如提供氧扩散阻挡层特性。例如，高于5wt％的钛可以用来提供良好的氧阻挡层。低于15wt％的钛可被用来提供良好的阻挡层保护。中等比例的镍，例如低于铌，高于钛，可以用来进一步改善机械性能和维持氧阻挡层性能。例如，30-50wt％的镍可以增强钛和铌的性能，而无任何降解。在一些实施例中，阻挡层厚度可为0.3-8nm，例如0.5-5nm。

在一些实施例中，提供具体的镍，钛，铌的组合物比例，至少针对吸收率、电阻率和辐射率(即相对较低)，以实现优良的性能。例如，高于40wt％的铌可以用来获得所需的机械耐久性，例如，比得上镍铬合金阻挡层并且比钛阻挡层更好。低于60wt％的铌可以在不降低光学性能，例如，保持类似的或更好的可见光透射率，及低反射率，或吸收率。可以使用低百分比的镍(例如，5wt％-15wt％)，以及中等比例的钛(例如，低于铌，高于镍，如30wt％-50wt％)。在一些实施例中，阻挡层厚度可为0.3-8nm，例如0.5-5nm。

图4示出根据一些实施例的具有不同的阻挡层材料的低辐射堆栈的片电阻响应。片电阻可以提供光学特性评估，对于同一银层厚度，片电阻值越低，则透射率越高且反射率越低。片电阻测量上使用的低辐射堆栈包括位于10nm的ZnO种子层上的8nm的银层上的阻挡层。该阻挡层材料包括钛、具有20wt％的钛和80wt％的镍的钛镍合金，以及具有10wt％的镍，40wt％的钛和50wt％的铌的钛镍铌合金。阻挡层的厚度范围为0.3-7nm，比如1.5-4.5nm。

如图所示，钛，镍，铌的合金具有较低的片电阻，例如，与钛以及钛镍二元合金相比，具有更好的光学性能，可用于所有的厚度。在该特定的示例中，最佳的阻挡层性能可约为2nm，例如，1.5-2.7nm。

图5示出根据一些实施例的溅射涂层的流程图。在基板上形成导电层之后，例如银层，可以在导电层上溅射阻挡层。阻挡层可以包括钛、镍和铌的三元合金；三元金属合金，例如由钛、镍和铌的金属成分构成；以及三元氧化物合金，例如钛、镍、铌和氧。

在操作500中，提供基板。所述基板可以是透明基板，例如玻璃基板或聚合物基板。也可以使用其他基板。在操作510中，在基板上形成第一层。第一层可以用作红外反射层。第一层可以包括导电材料或金属材料，如银。第一层的厚度可以约小于或等于20nm，或者可以约小于或等于10nm。

在操作520中，第二层被溅射沉积在第一层上。第二层可以用作阻挡层。第二层可以包括钛、镍和铌的合金。钛的百分比可以是5-15wt％，镍的百分比可以是30-50wt％(或35-45wt％)，和铌的百分比可以是40-60wt％之间(或45和45wt％之间)。

在一些实施例中，第二层可以包括镍、钛和铌的合金。镍的百分比可以是5-15wt％，钛的百分比可以是30-50wt％(或35-45wt％)，铌的百分比可以是40-60wt％(或45-45wt％)。

在一些实施例中，第二层也可以包括氧，形成氧化物合金。第二层可以是以三元合金或三元氧化物合金被沉积。三元金属合金可被氧化，例如通过后续层的沉积，成为三元氧化物层。三元氧化物合金还可以进一步被氧化。在整个堆栈沉积和/或热处理之后，第二层可以保持三元金属合金，或者可以成为三元氧化物或三元亚氧化物，以获得更好的辐射性能。

在一些实施例中，底层可以形成在第一层下，例如用于银层的氧化锌种子层。种子层可以提高银的晶体取向，从而具更好的导电性。在一些实施例中，可以在第二层上形成其他层。

图6示出根据一些实施例的溅射涂层的流程图。在基板上形成导电层之后，例如银层，可以在导电层上溅射沉积阻挡层。阻挡层可以包括钛、镍和铌的三元合金。

在操作600中，提供基板。基板可以是透明基板，如玻璃基板或聚合物基板。也可使用其他基板。在操作610中，金属氧化物层被形成在基板上。金属氧化物层可以用作后续层的种子层。例如，金属氧化物层可以具有晶体取向以促进将被沉积的第一层的晶体取向。

在一些实施例中，该金属氧化物层可以包括具晶体取向的种子层，其促进银层的(111)晶体取向。例如，金属氧化物层可以包括具(002)晶体取向的氧化锌，其可以作为生长(111)银层的模板。金属氧化物层的厚度可以约小于或等于20nm，或可以约小于或等于10nm。

在操作620中，第一层被形成在金属氧化物层上。第一层可以用作红外反射层。第一层可以包括导电材料或金属材料，如银。第一层的厚度可以约小于或等于20nm，或可以约小于或等于10nm。

在操作630中，第二层被溅射沉积在第一层上。第二层可以用作阻挡层。第二层可以包括钛、镍和铌的合金。钛的百分比可以是5-15wt％，镍的百分比可以是30-50wt％(或35-45wt％)，且铌的百分比可以是40-60wt％(或45-45wt％)。

在一些实施例中，第二层可以包括镍、钛和铌的合金。镍的百分比可以是5-15wt％，钛的百分比可以是30-50wt％(或35-45(wt％)，铌的百分比可以是40-60wt％(或45-45wt％)。

在一些实施例中，第二层还可以包括氧，以形成氧化物合金。第二层可以是以三元合金或三元氧化物合金被沉积。三元金属合金可被氧化，例如，通过后续层的沉积，成为三元氧化物层。三元氧化物合金还可以进一步被氧化。在整个堆栈沉积和/或热处理之后，第二层可以保持三元金属合金，或者可以成为三元氧化物或三元亚氧化物，以获得更好的辐射性能。在一些实施例中，还可以包括其他层。

在一些实施例中，阻挡层(例如，图1A中的阻挡层115和/或图1B中的阻挡层156)包括三元合金(例如由三元合金构成)，相比钛和铌，包含较少的镍(例如，5-15wt％的镍、30-50wt％的钛，和40-60wt％的铌)。由此产生的阻挡层性能可能会基于与镍和/或钛相比较的铌数量而有所不同(至少一部分)。

图7示出阻挡层中使用的各种材料性能的数据。材料包括镍铬合金(即80wt％的镍和20wt％的铬)，镍钛，及各种镍钛铌合金(即15:60:25，10:40:50，和5:20:75)。图7中示出与其他材料相比，特别是与其他镍钛铌材料相比，10:40:50钛镍铌的性能更理想。

例如，当使用相对较低量的铌(例如，15％的镍，60wt％的钛，和25wt％的铌)时，该层可显示出相对较差的吸收率(即，Avis,Abs％为400nm，550nm，1000nm)，但显示出理想的电阻率(即Rs)和辐射率(即ε)，至少与镍铬和镍钛相比。另一方面，当使用相对较高量的铌(例如，5wt％的镍，20wt％的钛，和75wt％的铌)时，吸收率较理想，但电阻率和辐射率比较差。如图所示，通过(至少相对地)使用50wt％的铌(例如，10wt％的镍，40wt％的钛，和50wt％的铌)性能被优化，吸收率、电阻率和辐射率都是可取的(即相对较低)。

图8示出根据一些实施例的溅射涂层的流程图。在基板上形成导电层之后，例如银层，可以在导电层上溅射阻挡层。阻挡层可以包括镍，钛，和铌的三元合金；三元金属合金，例如由镍，钛，和铌的金属成分构成；以及三元氧化物合金，例如含有镍，钛，铌和氧。

在操作800中，提供基板。基板可以是透明基板，如玻璃基板或聚合物基板。也可使用其他基板。在操作810中，第一层被形成在基板上。第一层可以用作红外反射层。第一层可以包括导电材料或金属材料，例如银。第一层的厚度可以约小于或等于20nm，或可以约小于或等于10nm。

在操作820中，第二层被溅射沉积在第一层上。第二层可以用作阻挡层。第二层可以包括镍、钛和铌的合金。镍的百分比可以是5-15wt％(例如，10wt％，或约10wt％)，钛的百分比可以是30-50wt％(例如，40wt％，或约40wt％)，以及铌的百分比可以是40-60wt％(例如，50wt％，或约50wt％)。

在一些实施例中，第二层还可以包括氧，以形成氧化物合金。第二层可以是以三元合金或三元氧化物合金被沉积。三元金属合金可被氧化。例如，通过后续层的沉积，成为三元氧化物层。三元氧化物合金还可以进一步被氧化。在整个堆栈沉积和/或热处理之后，第二层可以保持三元金属合金，或者可以成为三元氧化物或三元亚氧化物，以获得更好的辐射性能。

在一些实施例中，如上参照图1B所述的，基板上还可以形成至少一些其他层，从而形成低辐射透明面板。例如，在一些实施例中，底层可以被形成第一层下，例如用于银层的氧化锌种子层。种子层可以提高银的晶体取向，从而具更好的导电性。在一些实施例中，可以在第二层上形成其他层。

为了便于理解，虽然上述示例已在一些细节中作了详细说明，但本发明不局限于所提供的详细说明。可以通过许多其他的方法来执行本发明。所公开的示例仅为说明性的，并不具限制性。

Claims (20)

1.一种形成低辐射面板的方法，所述方法包括：

提供透明基板；

在所述透明基板上形成第一层，其中，所述第一层含有银；

在所述第一层上形成第二层，其中所述第二层含有镍、钛、铌的合金，

其中，所述合金中镍的百分比为约10wt％，所述合金中钛的百分比为约40wt％，所述合金中铌的百分比为约50wt％。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二层的厚度为0.3-7nm。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二层进一步包括氧。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一层的厚度小于15nm。

5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：在所述透明基板上形成第三层，其中所述第三层含有金属氧化物且所述第一层被形成在所述第三层上。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述第一层被直接形成在所述第三层上。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述第三层含有氧化锌、掺杂的氧化锌、氧化锡、或掺杂的氧化锡。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述第二层被直接形成在所述第一层上。

9.一种形成低辐射面板的方法，所述方法包括：

提供透明基板；

在所述透明基板上形成第一层，其中，所述第一层包含金属氧化物；

在所述第一层上形成第二层，其中，所述第二层含有银；

在所述第二层上形成第三层，其中，所述第三层含有镍、钛，铌的合金，

其中，所述合金中镍的百分比为约10wt％，所述合金中钛的百分比为约40wt％，所述合金中铌的百分比为约50wt％。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第二层进一步包括氧。

11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第二层被直接形成在所述第一层上。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述第三层被直接形成在所述第二层上。

13.根据权利要求12所述的方法，进一步包括：在所述第三层上直接形成第四层，其中，所述第四层包含二氧化钛、氮化硅、二氧化硅、氮氧化硅、氧化铌、SiZrN、氧化锡、氧化锌中的至少一个，或其组合。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述第一层和所述第四层分别含有氧化锌。

15.根据权利要求14所述的方法，进一步包括：在所述第四层上形成第五层，其中，所述第五层可作为光学填料层；以及

在所述第五层上形成第六层，所述第六层含有氮化硅、氮氧化硅、氧化钛、氧化锡、氧化锌、氧化铌、SiZrN中的至少一个，或其组合。

16.一种形成低辐射面板的方法，该方法包括：

提供透明基板；

在所述透明基板上形成下部保护层，其中所述下部保护层含有氮化物；

在所述下部保护层上形成种子层，其中所述下部保护层含有氧化锌；

在所述种子层上形成反射层，其中所述反射层含有银并具有小于15nm的厚度；

在所述反射层上形成阻挡层，其中，所述阻挡层含有镍、钛，铌的合金，其中，所述合金中镍的百分比为约10wt％，所述合金中钛的百分比为约40％，所述合金中铌的百分比为约50wt％；以及

在所述阻挡层上形成金属氧化物层，其中所述金属氧化物层含有氧化锌。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述反射层被直接形成在所述种子层上。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述阻挡层被直接形成在所述反射层上。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述阻挡层的厚度为0.3-7nm。

20.根据权利要求16所述的方法，其中，所述阻挡层由所述合金构成。