JP2019523206A - 高エントロピーの窒化物及び／又は酸化物の薄膜を含む被膜を支持する被覆物品、及び／又はその製造方法 - Google Patents
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Abstract
特定の例示的な実施形態は、高エントロピーの窒化物及び／又は酸化物の薄膜を含む被膜を支持する被覆物品、及び／又はそれを製造する方法に関する。本明細書に記載の例示的な高エントロピー合金系は熱安定性であり、光学被膜に用いられてもよい。特定の例示的な実施形態に関連して用いられてもよい第１の物質系は、Ｈｆ、Ｙ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｔａ、及びＮｂなどの元素のうちの１つ以上（好ましくは２つ以上）と共にＳｉＡｌＮを含む。特定の例示的な実施形態に関連して用いられてもよい第２の物質系は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｚｎ、及びＮなどの元素のうちの１つ以上（好ましくは２つ以上）と共にＴｉＯを含む。これらの物質系は、場合によっては、いくつかの例示的な用途において積層体中の酸化チタンの代替として役立ち得る高屈折率物質であってもよい。
Description
本発明の特定の例示的な実施形態は、被覆物品及び／又はそれを製造する方法に関する。より詳しくは、本発明の特定の例示的な実施形態は、高エントロピーの窒化物及び／又は酸化物の薄膜を含む被膜を支持する被覆物品、及び／又はその製造方法に関する。
薄膜被膜は、例えば、低放射率（低Ｅ）又は日射制御被膜、反射防止（ＡＲ）被膜、傷防止被膜などを含む様々な異なる用途に用いられる。このような薄膜被膜は、典型的には複数の薄膜層を含み、各薄膜層は典型的には１つ、２つ、又は３つの異なる物質を含む。
高エントロピー合金は１９９０年代半ばから知られ記載されてきたが、それらは比較的近年、材料科学及び工学の分野における研究の焦点となった。当技術分野で知られているように、既存の高エントロピー合金は典型的には５つ以上の金属を含み、これらの金属は等量又は略等量で含まれる。これらの種類の高エントロピー合金は、それが熱安定性でありそして機械的に耐久性である傾向があるという点で好ましい特性を有する。実際、これらの種類の高エントロピー合金は、良好な強度対重量比、破壊抵抗、引張強度、並びに耐腐食性及び耐酸化性だけでなく、高温処理に耐えるそれらの能力を含む有利な特性を有する。
高エントロピー合金は、従来の合金と比較してより良い機械的特性を有する傾向がある。高エントロピー合金に関する既存の研究は、表面硬化被膜に集中する傾向がある。しかし、本発明者は、光学被膜に高エントロピー合金を用いることが好ましいと判断した。
特定の例示的な実施形態は、光学被膜に用いてもよい合金系に関する。これらの合金系は、自由エネルギーに対する極めて高いエントロピー寄与のために熱安定性である。特定の例示的な実施形態に関連して用いられてもよい第１の物質系は、Ｈｆ、Ｙ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｔａ、及びＮｂなどの元素のうちの１つ以上（及び好ましくは２つ以上）と共にＳｉＡｌＮを含む。特定の例示的な実施形態に関連して用いられてもよい第２の物質系は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｚｎ、及びＮなどの元素のうちの１つ以上（及び好ましくは２つ以上）と共にＴｉＯを含む。両方の例示的な物質系において、４つ以上の元素の存在は、高温安定性に対するエントロピー効果を高めるのに役立つ。物質系は、いくつかの例示的な用途では、積層体中の酸化チタンの代替として機能し得る高屈折率物質であってもよい。
本明細書に記載の薄膜は、必要に応じて、被膜の光学系、積層体、そして最終用途に望まれるものによって、例えば、低放射率又は日射制御被膜、ＡＲ被膜、傷防止被膜、耐摩耗性被膜、耐腐食性被膜などを含む用途に用いてもよい。本明細書に記載の薄膜は、積層体の最外層、拡散障壁層、高屈折率層などとして用いてもよい。
本明細書に開示されている被覆物品の製造方法もまた企図されている。
本明細書に記載の特徴、態様、利点、及び例示的な実施形態は、さらに他の実施形態を実現するために組み合わせてもよい。
これら及び他の特徴及び利点は、図面と併せて例示的な実施形態の以下の詳細な説明を参照することによって、よりよくそしてより完全に分かっている。
上記のように、既存の高エントロピー合金は、非常に高いエントロピー寄与のために高温安定性を有することが知られている。これは、それらの等原子組成又は略等原子組成、及び多数の元素成分に関連している。ΔＧ＝ΔＨ−ＴΔＳであることが知られている（式中、ΔＧはギブス自由エネルギーの変化、ΔＨはエンタルピー、Ｔは温度、ΔＳはエントロピーである）。最も低いギブス自由エネルギーの形成相は、平衡状態で形成される相であり、従って、エントロピーを増加させると、相が安定する可能性が高くなる。
これは、図１及び図２にグラフに示されている。より詳しくは、図１は、物質Ａ及びＢを含む組成物に対する立体配置のエントロピーをプロットするグラフである（物質Ｂの量は左から右へと増加する）。図１に示すように、立体配置のエントロピーは、等原子組成（又は少なくとも略等原子組成）で最大に達する。図２は、等モル合金の元素数に対して、立体配置のエントロピーをプロットしたグラフである。図２は次の式に従う。
ΔＳｃｏｎｆｉｇ＝−Ｒ（ＸＡｌｎＸＡ＋ＸＢｌｎＸＢ＋…）
式中、ΔＳｃｏｎｆｉｇは立体配置のエントロピー、Ｒは理想気体定数、ＸＡは物質Ａの量、ＸＢは物質Ｂの量である。
ΔＳｃｏｎｆｉｇ＝−Ｒ（ＸＡｌｎＸＡ＋ＸＢｌｎＸＢ＋…）
式中、ΔＳｃｏｎｆｉｇは立体配置のエントロピー、Ｒは理想気体定数、ＸＡは物質Ａの量、ＸＢは物質Ｂの量である。
以下の表は、１３個以下の異なる構成元素を有する合金について、構成元素を有する等原子組成の合金の典型的な立体配置のエントロピーを提供する。以下の表は、高エントロピー物質に対する「一般法則」を提供することが分かっている。
一般に言えば、従来の低エントロピー物質は約１Ｒ（又は場合によってそれより低い）のΔＳｃｏｎｆｉｇを有し、中エントロピー物質は約１Ｒ〜約１．５ＲのΔＳｃｏｎｆｉｇを有し、高エントロピー物質は約１．５Ｒより大きいΔＳｃｏｎｆｉｇを有する。また、これらの値は高エントロピー合金の一般的な「経験則」を表すことが分かっている。これに関して、低エントロピー物質と中エントロピー物質、中エントロピー物質と高エントロピー物質の間を正確に区別する必要はないことが分かっている。例えば、それでもなお、４つの構成物質を有する本明細書に開示及び特許請求されるいくつかの物質は、ΔＳｃｏｎｆｉｇが通常１．５Ｒよりわずかに小さいと予想される場合にあっても、これらの目的のために高エントロピーと見なされ得る。
立体配置のエントロピーは、構成要素間の相互溶解性を高め、そしてより単純な相をもたらす。例えば、多量の無秩序を有する非晶質物質、ある程度の短範囲秩序を有する非晶質物質、多量の無秩序を有する単相物質、及び高度の無秩序を有する２相の新しい共晶系を製造することが可能である。高エントロピー系で観測される相の数は、相法則から予想される相の最大数よりも大幅に少なくなる。これは、立体配置のエントロピーが相互溶解度を高めて拡散性が低く、それが次に速度論的に相形成を制限するためである。
原子サイズ差を一定に保ちながら、物質の構成濃度を調整することによってエンタルピー項の効果を高めることは少なくとも理論的に可能である。典型的には、高エントロピー合金では、構成要素の原子サイズ差が大きいほど、安定な非晶質物質を形成し得る可能性が高くなる。
特定の例示的な実施形態は、高エントロピーの窒化物及び／又は酸化物の薄膜を含む被膜を支持する被覆物品、及び／又はその製造方法に関する。例えば、特定の例示的な実施形態では有利な機械的特性を有する熱安定性誘電体層が設けられてもよい。これらの層は、（例えば、ドーピングなどによって）それらの潜在的な用途のニーズを満たすために調整された光学系及び／又は性能を有するように調整してもよい。これは、透過／反射、吸収、シート抵抗、放射率などに関する調整を含んでもよい。その結果、本明細書に記載の薄膜は、必要に応じて、被膜の光学系、積層体、及び最終用途で望まれるものによって、例えば、低放射率又は日射制御被膜、ＡＲ被膜、傷防止被膜、耐摩耗性被膜、耐腐食性被膜などの用途に用いられてもよい。本明細書に記載の薄膜は、積層体の最外層、拡散障壁層、高屈折率層などとして用いてもよい。
高エントロピー物質のモデリングは、バルク金属ガラス（ＢＭＧ）について行われてきた。エントロピーが高いと、ＢＭＧの非晶質状態を保持する能力が高まり、熱安定性が高まる。
本発明者は、非晶質ＢＭＧと同様のエントロピー及びエンタルピーを示す酸化物及び／又は窒化物の物質のファミリーを識別するために同じ一般的なモデリングを完了した。酸化物及び／又は窒化物の物質の場合、高エントロピー薄膜もまた高い屈折率を有する可能性があり、これは特定の例示的な用途に有用であり得る。例えば、特定の例示的な実施形態では、屈折率は３．４又は３．５に達したが、いくつかの例ではより低いレベル（例えば、１．８〜２．４）への調整が可能であった。高エントロピーの酸化物及び／又は窒化物の薄膜を識別するために用いられる境界条件は、３つの基準を含んだ。第１の基準では、混合エンタルピー（ΔＨｍｉｘ）に関して、−４９ｋＪ／ｍｏｌ＜ΔＨｍｉｘ＜−５．５ｋＪ／ｍｏｌである。第２の基準では、混合エントロピー（ΔＳｍｉｘ）に関して、７＜ΔＳｍｉｘ＜１６Ｊ／（Ｋ＊ｍｏｌ）である。第３の基準では、平均サイズ差は７Åより大きい。
混合エントロピーは以下のように定義される。
混合エンタルピーは以下のように定義される。
原子サイズ差は以下のように定義される。
これらの式で、Ｒは上記のように理想気体定数、ｃｉはｉ番目の元素の原子百分率、ｎは組成中の元素数、
（式中、
は元素ＡとＢの２成分の混合エンタルピー）、ｒｉはｉ番目の元素の原子半径、そして
である。
上記で識別された系は、これらの基準のバランスをとることによって識別された。図３Ａ〜３Ｂは特定の例示的な実施形態によってこれらの基準のバランスをどのようにとることができるかという第１の例に関するグラフである。図３Ａ〜３Ｂに関連して説明した例は、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｏ−Ｔｉ−Ｓｎ−Ｏを含む物質に関する。各図面において、安定した非晶質領域に対応する予測面積が識別されている。
図４Ａ〜４Ｂは、特定の例示的な実施形態によってこれらの基準のバランスをどのようにとることができるかという第２の例に関するグラフである。図４Ａ〜図４Ｂに関連して説明した例は、Ｙ−Ｚｒ−Ｈｆ−Ｎｂ−Ｓｉ−Ａｌ−Ｎを含む物質に関する。上記のように、各図において安定した非晶質領域に対応する予測面積が識別されている。
図３Ａ及び図４Ａでは、混合エントロピーが原子サイズ差に対してプロットされている。図３Ｂ及び４Ｂでは、混合エンタルピーが原子サイズ差に対してプロットされている。
２つのサンプル合金が試験され、最大７分間６５０℃までの温度にさらされたときでも、熱安定性であることが分かった（特定の例示的な実施形態では、最大５分間、より好ましくは最大１０分間、さらにより好ましくは最大１５分間、６５０℃までの温度にさらされた場合でも、物質は熱安定性であり得る）。両サンプルとも、熱処理前後で非晶質であることがわかった。第１のサンプルは、Ａｌ−Ｓｉ−Ｈｆ−Ｎを含む系であった。より詳しくは、第１の系は、約６６％のＡｌ、１４％のＳｉ、２０％のＨｆを含み、窒化物であった。（５５０ｎｍにおける）屈折率は２．３１と測定された。第１のサンプルの原子サイズ差は９．４Åであり、第１のサンプルの混合エントロピーは７．４２ｋＪ／ｍｏｌであり、第１のサンプルの混合エンタルピーは、−４２．６Ｊ／（Ｋ＊ｍｏｌ）であった。
第２のサンプルは、Ｙ−Ｚｒ−Ｓｉ−Ａｌ−Ｎを含む系であった。より詳しくは、第２の系は、約６５．２％のＹ、７．２％のＺｒ、１．９％のＳｉ、２５．１％のＡｌを含み、窒化物であった。（５５０ｎｍにおける）屈折率は２．３４と測定された。第２のサンプルの原子サイズ差は１０．５Åであり、第２のサンプルの混合エントロピーは７．５ｋＪ／ｍｏｌであり、第２のサンプルの混合エンタルピーは、−３０．８Ｊ／（Ｋ＊ｍｏｌ）であった。
本明細書に記載の系を含む層は、例えばスパッタリングのような物理蒸着技術などの任意の適切な技術によって塗布してもよいことが分かっている。
上述のように、本明細書に記載の薄膜は、例えば、低放射率又は日射制御被膜、ＡＲ被膜、傷防止被膜、耐摩耗性被膜、耐腐食性被膜などを含む用途に用いてもよい。図５〜図７は、これらの例示的な用途のいくつかを概略的に示す。
より詳しくは、図５は、特定の例示的な実施形態による高エントロピー層を組み込んだ例示的な反射防止被膜５０２の断面図である。図５は、反射防止被膜５０２を支持する基板（例えば、ガラス基板）を含む。反射防止被膜５０２は、基板から遠ざかる順に、中屈折率層５０４、高エントロピー層５０６、及び低屈折率層５０８を含む。この例示的な構成では、高エントロピー層５０６は高い屈折率を有する。
低屈折率層５０８は、ケイ素又はその酸化物、ＭｇＦ、又はそれらの合金の酸化物及びフッ化物からなるか又はそれらを含んでもよい。
特定の例示的な実施形態では、中屈折率層５０４はＡＲ被膜５０２の底部層であり、（５５０ｎｍにおける）屈折率（ｎ）が、約１．６０〜２．０、より好ましくは約１．６５〜１．９、さらにより好ましくは約１．７〜１．８、最も好ましくは約１．７〜１．７９である。特定の例示的な実施形態において、中屈折率層５０４の（３８０ｎｍにおける）理想的な屈折率は、約１．８〜２．０である。さらに他の例示的な実施形態において、中屈折率層５０４の（７８０ｎｍにおける）屈折率は、約１．６５〜１．８である。
特定の場合には、中屈折率層５０４及び高エントロピー層５０６を含む物質が、蒸着された状態だけでなく、焼戻し及び／又は熱処理環境で典型的な温度へさらされた後でも所望の光学的及び機械的特性を有することが有利である。高エントロピー層５０６については、これは、本明細書に開示されている方式を用いることによって達成してもよい。中屈折率層５０４については、酸窒化ケイ素（例えば、ＳｉＯｘＮｙ）の使用がこの点で役立ち得ることが分かっている。例えば、酸窒化ケイ素は、（５５０ｎｍにおける）屈折率が、約１．６０〜２．０、より好ましくは約１．６５〜１．９、さらにより好ましくは約１．７〜１．８５又は１．７〜１．８、そして最も好ましくは約１．７〜１．７９であるように蒸着させることができ、焼戻し及び／又は熱処理の際にその機械的又は光学的特性を著しく低下させることはない。さらに、特定の例示的な実施形態では、酸窒化ケイ素（例えば、ＳｉＯｘＮｙ）からなるか又はそれを含む層は、被覆された状態及び熱処理された状態の両方において圧縮残留応力を有することが有利である。
中屈折率層５０４は、好ましくは約７５〜１３５ｎｍ、より好ましくは約８０〜１３０ｎｍ、さらにより好ましくは約８９〜１２０ｎｍ、最も好ましくは約９４〜１１５ｎｍの厚さを有する。
高エントロピー層５０６は、上記記載のように、高屈折率層であってもよく、特定の例示的な実施形態では、（５５０ｎｍにおける）屈折率が、少なくとも約２．０、好ましくは約２．１〜２．７、より好ましくは約２．２５〜２．５５、そして最も好ましくは約２．３〜２．５であってもよい。特定の例示的な実施形態では、高エントロピー層５０６の（３８０ｎｍにおける）理想的な屈折率は、約２．７〜２．９（及びその間の全ての小範囲）であってもよい。さらに他の例示的な実施形態では、高エントロピー層５０６の（７８０ｎｍにおおける）理想的な屈折率は、約２．２〜２．４（及びその間の全ての小範囲）であってもよい。高エントロピー層５０６は、好ましくは約５〜５０ｎｍ、より好ましくは約１０〜３５ｎｍ、さらにより好ましくは約１２〜２２ｎｍ、最も好ましくは約１５〜２２ｎｍの厚さを有する。特定の例示的な実施形態では、高エントロピー層５０６は、約２５ｎｍ未満の厚さを有する。高エントロピー層５０６の熱安定性は、焼戻しの前後両方において、積層体５０２中に正味の圧縮応力を提供するのに有利であり得ることが分かっている。従って、高エントロピー層５０６の厚さは、これらの値を超えて増加し得る。
本発明の特定の例示的な実施形態において、低屈折率層５０８は、特定の例示的な実施形態において、（５５０ｎｍにおける）の屈折率が、約１．４〜１．６、より好ましくは約１．４５〜１．５５、最も好ましくは約１．４８〜１．５２である。特定の例示的な実施形態では、低屈折率層５０８の（３８０ｎｍにおける）理想的な屈折率は、約１．４８〜１．５２（及びその間の全ての小範囲）であってもよい。さらに他の例示的な実施形態では、低屈折率層５０８の（７８０ｎｍにおける）理想的な屈折率は、約１．４６〜１．５（及びその間の全ての小範囲）であってもよい。特定の例示的な実施形態では、低屈折率層５０８は、約７０〜１３０ｎｍ、より好ましくは約８０〜１２０ｎｍ、さらにより好ましくは約８９〜１０９ｎｍ、最も好ましくは約１００〜１１０ｎｍの厚さを有してもよい。低屈折率層５０８として用いるための例示的な物質は酸化ケイ素（例えば、ＳｉＯｘ）である。
ＡＲ被膜５０２が、図５に示すように、ガラス基板５０２の一方の主面上にのみ設けられる場合がある。しかし、他の例示的な実施形態では、両方の主面上に設けてもよい。
一般に、本明細書に記載される高エントロピー層は、本明細書に記載されている高屈折率層の酸化チタン及び他の物質の代わりに本明細書に記載される高エントロピー層が用いられ得ることを除いて、特許文献１に記載の反射防止被膜と関連して用いられてもよい。特許文献１の全内容は、参照により本明細書に組み込まれる。同様に、本明細書に記載の高エントロピー層は、本明細書に記載された高屈折率層の酸化チタン及び他の物質の代わりに及び／又は応力低減層について本明細書に記載の高エントロピー層が用いられ得ることを除いて、特許文献２に記載の反射防止被膜と関連して用いてもよい。特許文献２の全内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
図６は、特定の例示的な実施形態による高エントロピー層を組み込んだ第１の例示的な低放射率の被膜６０２の断面図である。図６は、低放射率の被膜６０２を支持する基板６００を示す。低放射率の被膜は、基板６００から遠ざかる順に、底部誘電体層６０４、第１の高エントロピー層６０６、赤外線（ＩＲ）反射層６０８、第２の高エントロピー層６１０、及び上部誘電体層６１２を含む。底部誘電体層６０４は、１つ以上の層を含んでもよく、各々酸化スズ、酸化チタン、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素などからなるか又はそれを含む層であってもよい。特定の例示的な実施形態では、ケイ素含有層を基板に隣接して設けてもよい。第１及び第２の高エントロピー層６０６及び６１０はＩＲ反射層６０８を挟んでもよい。ＩＲ反射層６０８は銀からなるか又は銀を含む層であってもよい。特定の例示的な実施形態では、高エントロピー層６０６及び６１０の一方又は両方は、ＩＲ反射層６０８と直接接触してもよい。特定の例示的な実施形態では、高エントロピー層６０６及び６１０の一方はＮｉ、Ｃｒ、及び／又はＴｉ、或いはそれらの酸化物を含む層で置き換えられてもよい。第１の高エントロピー層６０６は、特定の例示的な実施形態では、酸化亜鉛を含む層と置き換えられてもよい。上部誘電体層６１２は、１つ以上の層を含んでもよく、各々、酸化スズ、酸化チタン、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素など、酸化ジルコニウム、などからなるか又はそれを含む層であってもよい。
低放射率の積層体系に関連して、２つ以上のＩＲ反射層を設けてもよいことを分かっている。例えば、図７は、特定の例示的な実施形態による高エントロピー層を組み込んだ第２の例示的な低放射率の被膜７０２の断面図である。図７は、低放射率の被膜７０２を支持する基板７００を示す。低放射率の被膜７０２は、基板７００から遠ざかる順に、底部誘電体層７０４、第１の接触層７０６、第１のＩＲ反射層７０８、第１の高エントロピー層７１０、中間誘電体層７１２、第２の接触層７１４、第２のＩＲ反射層７１６、第２の高エントロピー層７１８、及び上部誘電体層７２０を含む。一般に、上で識別された物質は、この例示的な低放射率の被膜でも用いられてもよい。同様に、上で論じた様々な修正（例えば、接触層を高エントロピー層、隣接層などで置き換えること）も、上で論じたように行ってもよい。底部誘電体層及び中間誘電体層は、互いに同じでも異なっていてもよい。
図６及び図７の実施形態は、有利には熱処理可能（例えば、熱強化可能）であってもよい。いくつかの例では、高エントロピー層の存在は、酸素の移動を止めるのを助け、従って、ＩＲ反射層を保護するのに役立ち得る。さらに、高エントロピー層の存在は、いくつかの例では、今までに殆どカラーシフトが生じないことを保証するのを助け得る。特定の例示的な実施形態では、デルタＥ＊値は３未満、より好ましくは２未満である。
特定の例示的な実施形態がガラス基板を含むものとして説明されてきたが、異なる例示的な実施形態では他の種類の透明基板が用いられてもよいことが分かっている。さらに、特定の用途について説明したが、本明細書に開示した技術は、様々な商業用及び／又は住宅用の窓、スパンドレル、販売業者、看板、電子機器、及び／又は他のアプリケーションに関連して用いられてもよいことが分かっている。そのようなアプリケーションは、一体型であり、積層され、そして／又は断熱ガラス（ＩＧ）、真空断熱ガラス（ＶＩＧ）、及び／又は他の種類のユニット及び／又は装置を含んでもよい。
本明細書で用いられる「熱処理」及び「熱処理する」という用語は、ガラス含有物品の熱強化及び／又は半強化を達成するのに十分な温度に物品を加熱することを意味する。この定義は、被覆物品を、オーブン又は炉内で、例えば、少なくとも約５５０℃、より好ましくは少なくとも約５８０℃、さらに好ましくは少なくとも約６００℃、さらに好ましくは少なくとも約６２０℃、最も好ましくは少なくとも約６５０℃の温度で、熱強化及び／又は半強化を可能にするのに十分な期間の間、加熱することを含む。特定の例示的な実施形態では、これは少なくとも約２分間、最大約１０分間、最大１５分間などであってもよい。
本明細書では、「の上に」、「によって支持される」などの用語は、明示的に述べられていない限り、２つの要素が互いに直接隣接していることを意味すると解釈されるべきではない。言い換えると、第１の層と第２の層の間に１つ以上の層があっても、第１の層は第２の層「の上に」又は「によって支持される」と言える。
特定の例示的な実施形態では、基板と、その上に形成された薄膜被膜と、を含む被覆物品であって、薄膜被膜は、少なくとも１つの高エントロピー薄膜層を含み、高エントロピー薄膜層は、ＴｉＯｘと、ニッケル、亜鉛、スズ、窒素、鉄、及びコバルトのうちの１つ以上と、を含む、被覆物品が提供される。
前述の段落の特徴に加えて、特定の例示的な実施形態では、高エントロピー薄膜層は、ＴｉＯｘと、ニッケル、亜鉛、スズ、窒素、鉄、及びコバルトのうちの２つ以上と、を含んでもよい。例えば、高エントロピー薄膜層は、ＴｉＯｘ、並びにニッケル、亜鉛、及び／又は窒素を含んでもよい。
前述の２つの段落のうちいずれか１つの特徴に加えて、特定の例示的な実施形態では、高エントロピー薄膜層は、ΔＨｍｉｘが、−５．５ｋＪ／ｍｏｌより小さく、−４９ｋＪ／ｍｏｌより大きく、ΔＳｍｉｘが７Ｊ／（ｍｏｌ＊Ｋ）より大きく１６Ｊ／（ｍｏｌ＊Ｋ）より小さく、そして／又は７超過の平均原子サイズ差を有してもよい。
前述の３つの段落のうちいずれか１つの特徴に加えて、特定の例示的な実施形態では、高エントロピー薄膜層は７〜２０の平均原子サイズ差を有してもよい。
前述の４つの段落のうちいずれか１つの特徴に加えて、特定の例示的な実施形態では、薄膜被膜は、６５０℃の温度まで、例えば最大５分、より好ましくは最大１０分、さらにより好ましくは最大１５分の時間にわたって熱安定性であってもよい。
前述の５つの段落のうちいずれか１つの特徴に加えて、特定の例示的な実施形態では、薄膜被膜を上に有する基板は熱強化処理してもよい。
前述の６つの段落のうちいずれか１つの特徴に加えて、特定の例示的な実施形態では、薄膜被膜は複数の薄膜層を含んでもよく、例えば、高エントロピー薄膜層が薄膜被膜の最外層である。特定の例示的な実施形態では、薄膜被膜は、傷防止被膜であってもよい。
前述の７つの段落のうちいずれか１つの特徴に加えて、特定の例示的な実施形態では、薄膜被膜は、複数の薄膜層を含む低放射率の被膜であってもよく、例えば薄膜被膜は第１及び第２の高エントロピー薄膜層の間に挟まれた赤外線反射層を含む。そのような場合、特定の例示的な実施形態では、薄膜被膜の最外層は第３の高エントロピー薄膜層であってもよく、そして／又は薄膜被膜は熱処理可能であってもよく、そして／又は２未満のデルタＥ＊値を有してもよい。代替として、前述の７つの段落のうちいずれか１つの特徴に加えて、特定の例示的な実施形態では、薄膜被膜は、複数の薄膜層を含む反射防止被膜であってもよく、例えば高エントロピー薄膜層は、反射防止被膜のためのオーバーコートである。
前述の８つの段落のうちいずれか１つの特徴に加えて、特定の例示的な実施形態では、（例えば、薄膜被膜が反射防止被膜である場合）高エントロピー薄膜層は１．８〜２．４の屈折率を有してもよい。
前述の９つの段落のうちいずれか１つの特徴に加えて、特定の例示的な実施形態では、高エントロピー薄膜層は、１〜５００ｎｍ（例えば、１０〜３００ｎｍ）の厚さを有してもよい。
前述の１０個の段落のうちいずれか１つの特徴に加えて、特定の例示的な実施形態では、薄膜被膜を上に有する基板は、少なくとも８０％の可視光透過率を可能にしてもよい。
特定の例示的な実施形態では、基板とその上に形成された薄膜被膜と、を含む被覆物品を製造する方法であって、方法は、基板上に直接又は間接的に（例えば、ＰＶＤ法によって）薄膜被膜を形成する工程を含み、薄膜被膜は、少なくとも１つの高エントロピー薄膜層を含み、高エントロピー薄膜層は、ＴｉＯｘと、ニッケル、亜鉛、スズ、窒素、鉄、及びコバルトのうちの１つ以上と、を含む方法が提供される。特定の例示的な実施形態では、前述の１０個の段落のいずれかの特徴をこの方法で用いてもよい。
本発明は、現在最も実用的かつ好ましい実施形態であると考えられているものに関連して説明されているが、本発明は開示された実施形態に限定されるべきではなく、反対に、添付の特許請求の範囲の精神及び範囲内に含まれる様々な修正形態及び等価の構成を網羅することが意図されていると理解されるべきである。
Claims (28)
- 基板と、
前記基板の上に形成された薄膜被膜と、を含む被覆物品であって、
前記薄膜被膜は少なくとも１つの高エントロピー薄膜層を含み、該高エントロピー薄膜層は、ＴｉＯｘと、ニッケル、亜鉛、スズ、窒素、鉄、及びコバルトのうちの１つ以上と、を含む、被覆物品。 - 前記高エントロピー薄膜層が、ＴｉＯｘと、ニッケル、亜鉛、スズ、窒素、鉄、及びコバルトのうちの２つ以上と、を含む、請求項１に記載の被覆物品。
- 前記高エントロピー薄膜層が、ＴｉＯｘ、並びにニッケル、亜鉛、及び／又は窒素を含む、請求項１又は２に記載の被覆物品。
- 前記高エントロピー薄膜層は、ΔＨｍｉｘが、−５．５ｋＪ／ｍｏｌより小さく、−４９ｋＪ／ｍｏｌより大きく、７超過の平均原子サイズ差を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の被覆物品。
- 前記高エントロピー薄膜層は、ΔＳｍｉｘが７Ｊ／（ｍｏｌ＊Ｋ）より大きく１６Ｊ／（ｍｏｌ＊Ｋ）より小さく、７超過の平均原子サイズ差を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の被覆物品。
- 前記高エントロピー薄膜層が７〜２０の平均原子サイズ差を有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の被覆物品。
- 前記薄膜被膜が、６５０℃の温度まで最大１５分の時間にわたって熱安定性である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の被覆物品。
- 前記薄膜被膜を上に有する前記基板が熱強化処理されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の被覆物品。
- 前記薄膜被膜が複数の薄膜層を含み、前記高エントロピー薄膜層が前記薄膜被膜の最外層である、請求項１〜８のいずれか１項に記載の被覆物品。
- 前記薄膜被膜が傷防止被膜である、請求項１〜９のいずれか１項に記載の被覆物品。
- 前記薄膜被膜が、複数の薄膜層を含む低放射率の被膜であり、前記薄膜被膜が、第１及び第２の高エントロピー薄膜層の間に挟まれた赤外線反射層を含む、請求項１〜９のいずれか１項に記載の被覆物品。
- 前記薄膜被膜の最外層が、第３の高エントロピー薄膜層である、請求項１１に記載の被覆物品。
- 前記薄膜被膜が、熱処理可能であり、２未満のデルタＥ＊値を有する、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の被覆物品。
- 前記薄膜被膜が、複数の薄膜層を含む反射防止被膜である、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の被覆物品。
- 反射防止被膜をさらに含み、前記高エントロピー薄膜層が前記反射防止被膜のためのオーバーコートである、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の被覆物品。
- 前記薄膜被膜が反射防止被膜であり、前記高エントロピー薄膜層が１．８〜２．４の屈折率を有する、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の被覆物品。
- 前記高エントロピー薄膜層が、１〜５００ｎｍの厚さを有する、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の被覆物品。
- 前記高エントロピー薄膜層が１０〜３００ｎｍの厚さを有する、請求項１〜１７のいずれか１項に記載の被覆物品。
- 前記薄膜被膜を上に有する前記基板が、少なくとも８０％の可視光透過率を有する、請求項１〜１８のいずれか１項に記載の被覆物品。
- 前記高エントロピー薄膜層が１．８〜２．４の屈折率を有する、請求項１〜１９のいずれか１項に記載の被覆物品。
- 前記基板がガラス基板である、請求項１に記載の被覆物品。
- ＴｉＯｘを含む前記高エントロピー薄膜層が、少なくともニッケルをさらに含む、請求項１に記載の被覆物品。
- ＴｉＯｘを含む前記高エントロピー薄膜層が、少なくとも亜鉛をさらに含む、請求項１に記載の被覆物品。
- ＴｉＯｘを含む前記高エントロピー薄膜層が、少なくともスズをさらに含む、請求項１に記載の被覆物品。
- ＴｉＯｘを含む前記高エントロピー薄膜層が、少なくとも窒素をさらに含む、請求項１に記載の被覆物品。
- ＴｉＯｘを含む前記高エントロピー薄膜層が、少なくとも鉄をさらに含む、請求項１に記載の被覆物品。
- ＴｉＯｘを含む前記高エントロピー薄膜層が、少なくともコバルトをさらに含む、請求項１に記載の被覆物品。
- 基板と、その上に形成された薄膜被膜と、を含む被覆物品を製造する方法であって、該方法は、
前記基板上に直接又は間接的に前記薄膜被膜を形成する工程を含み、
前記薄膜被膜は、少なくとも１つの高エントロピー薄膜層を含み、該高エントロピー薄膜層は、ＴｉＯｘと、ニッケル、亜鉛、スズ、窒素、鉄、及びコバルトのうちの１つ以上と、を含む、方法。
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