Изделие с покрытием, включающим в себя слой с содержанием серебра после ультрабыстрой лазерной обработки в тонкопленочном покрытии с малым коэффициентом излучения, и (или) способ его изготовления
Группа изобретений относится к изделию в виде стекла с покрытием с низким коэффициентом излучения, изоляционному стеклопакету, который содержит упомянутое изделие с покрытием, и устройству для изготовления указанного изделия. Изделие в виде стекла с покрытием содержит стеклянную подложку и нанесенное распылением покрытие с малым коэффициентом излучения, основой для которого служит стеклянная подложка. Покрытие с малым коэффициентом излучения содержит по меньшей мере один слой на основе серебра поверх и в контакте со слоем, содержащим оксид цинка. Покрытие с малым коэффициентом излучения подвергнуто воздействию с использованием субпикосекундных лазерных импульсов, которые имеют плотность энергии не менее 50 кВт/см2 для уменьшения количества вакансий в слое или слоях на основе серебра и уменьшения количества двойниковых границ зерен между слоем на основе серебра и прилегающим нижним слоем, содержащим оксид цинка. Слой на основе серебра после лазерного воздействия имеет размер частиц Ag(111) по меньшей мере 13,2 нм. Обеспечивается покрытие с улучшенными оптическими характеристиками, которое обладает большей прочностью и устойчивостью к коррозии. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 9 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0001] Определенные примеры реализации данного изобретения относятся к изделиям с покрытием, в том числе к подложкам (например, стеклянным подложкам), которые являются основой для покрытий с малым коэффициентом излучения, и (или) способам их изготовления. Более конкретно, определенные примеры реализации относятся к ультрабыстрой лазерной обработке покрытий с малым коэффициентом излучения с содержанием серебра, изделиям с такими покрытиями и (или) к связанным с ними способам.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ И КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0002] Изделия с покрытием известны на основании уровня развития техники. Изделия с покрытием, например, используются при изготовлении окон, в частности, блоков изоляционных стеклопакетов, ламинированной продукции, автомобильных стекол и (или) других аналогичных изделий.
[0003] В определенных ситуациях разработчики изделий с покрытием зачастую стремятся получить сочетание предпочтительного коэффициента пропускания в видимом диапазоне спектра, предпочтительных значений цвета, высоких значений селективности (LSG, которая равна коэффициенту пропускания в видимом диапазоне спектра (Tvis), деленному на коэффициент усиления солнечного тепла (Solar Heat Gain Coefficient, SHGC)), малого коэффициента излучения (или низкой излучательной способности), низких значений коэффициента усиления солнечного тепла (SHGC)и низкого поверхностного сопротивления слоя (RS). Высокий коэффициент пропускания в видимом диапазоне спектра, например, позволяет изделиям с покрытием демонстрировать преимущества в определенных областях применения, связанных с изготовлением окон. Характеристики низкого коэффициента излучения, низкого коэффициента усиления солнечного тепла (SHGC), высокой селективности (LSG) и низкого поверхностного сопротивления слоя, например, позволяют таким изделиям с покрытиями блокировать значительное количество инфракрасного (ИК) излучения, не позволяя ему проникать сквозь изделие. Например, путем отражения ИК-излучения можно снизить степень нежелательного нагревания автомобиля или внутренних помещений здания.
[0004] Покрытия с малым коэффициентом излучения обычно включают в себя один или несколько тонких пленочных слоев с содержанием материалов, отражающих инфракрасное излучение, например, серебра, которые располагаются между диэлектрическими слоями. Были раскрыты сведения об одно-, двух-, трех и даже четырехслойных серебряных покрытиях. Покрытия с малым коэффициентом излучения создают преимущество при изготовлении окон для промышленных и жилых зданий и стеклянных крыш, а также в других областях применения и используются в монолитных и ламинированных изделиях, блоках изоляционных стеклопакетов и другой продукции. Однако наличие покрытий, состоящих из очень тонких слоев на основе серебра и имеющих низкое поверхностное сопротивление слоя, во многих отношениях противоречит требованиям, предписывающим тщательную оптимизацию нарастания и других процессов. Специалистам в соответствующей области техники понятно, что проведение такой оптимизации на платформах нескольких аппаратов для нанесения покрытий, предназначенных для коммерческого применения, часто рассматривается как практически невозможное. Поэтому предпочтительным является поиск путей последующей технологической обработки многослойных покрытий, содержащих тонкие пленки на основе серебра, с целью оптимизации поверхностного сопротивления слоя, излучательной способности, толщины серебряного слоя, скорости осаждения и др.
[0005] Предпринимались многочисленные попытки повышения качества таких покрытий. Например, предпринимались попытки повысить качество слоя на основе серебра или другого ИК-отражающего слоя, в частности, для улучшения значений LSG, SHGC, коэффициента излучения и (или) других значений. И хотя покрытия с малым коэффициентом излучения в их сегодняшнем виде полезны в широком спектре областей применения, предпочтительным является повышение качества тонких пленок серебра, осаждаемых путем распыления, особенно там, где такие пленки формируются при очень высоких значениях скорости осаждения. Характер осаждения таков, что пленки часто имеют высокую концентрацию различных структурных дефектов (например, вакансий, дефектов Френкеля, дислокаций в кристаллической решетке и др.). По своей природе эти дефекты могут быть дефектами поверхности и (или) дефектами объема, иногда они могут не позволять тонким пленкам проявлять необходимые объемные характеристики. С точки зрения энергетического ландшафта пленок эти дефекты могут заключаться в глубокие энергетические колодцы.
[0006] В этом отношении осаждение распылением обычно подразумевает переохлаждение осаждаемых атомов, поскольку температура осаждения зачастую значительно ниже температуры плавления. В целом, пленки, осаждаемые распылением, имеют значительно более высокую концентрацию вакансий в кристаллической решетке, чем предусматривается при значениях теплового равновесия для заданной температуры осаждения. Нагревание позволяет снизить количество вакансий, позволяя им мигрировать к поверхности пленки, например, за счет границ зерен, дислокаций и др.
[0007] Традиционное нагревание подразумевает использование промежутков времени продолжительностью больше миллисекунд. На практике при термообработке не является редкостью использование промежутков времени продолжительностью 1–10 минут и более. При таких режимах нагревания происходит одновременное нагревание как электронов, так и фононов. Однако, к сожалению, стандартные промежутки времени при нагревании являются слишком длительными, что зачастую фактически позволяет теплу диффундировать в подложку или прилегающие среды сильнее, чем в металлические пленки. Создаются температурные градиенты, и они намного превышают среднюю длину свободного пробега для теплоносителей. Атомы загрязнителей могут с легкостью диффундировать в металлическую систему после повторной кристаллизации. И хотя кинетическая энергия всегда близка к равновесию, дефекты сложно поддаются отжигу при обычно используемых температурах, которые, в любом случае, часто ограничиваются выбором подложки.
[0008] Определенные примеры реализации направлены на решение этих и (или) других проблем. В частности, определенные примеры реализации данного изобретения относятся к способам повышения качества слоев, отражающих инфракрасное излучение, в покрытиях с малым коэффициентом излучения и (или) других покрытиях. То есть определенные примеры реализации сокращают количество дефектов и (или) способствуют повторной кристаллизации слоев на основе серебра в покрытиях с малым коэффициентом излучения. В определенных примерах реализации это достигается за счет ультрабыстрого плавления, которое обеспечивается при использовании пикосекундных и субпикосекундных лазеров. Определенные примеры реализации благоприятным образом улучшают поверхностное сопротивление слоя, излучательную способность, коэффициент пропускания в видимом диапазоне спектра и аналогичные характеристики.
[0009] В определенных примерах реализации представлен способ изготовления изделия с покрытием. Покрытие с малым коэффициентом излучения формируется на подложке (например, боросиликатном или кальциево-натриевом стекле), при этом покрытие с малым коэффициентом излучения содержит хотя бы один осаждаемый распылением слой на основе серебра, а каждый из указанных слоев на основе серебра находится между одним или несколькими диэлектрическими слоями. Покрытие с малым коэффициентом излучения подвергается воздействию лазерных импульсов с продолжительностью до 10-12 секунд, длиной волны 355–500 нм и плотностью энергии более 30 кВт/см2. Лазерная обработка осуществляется таким образом, чтобы предупредить возрастание температуры покрытия с малым коэффициентом излучения свыше 300 градусов C при одновременном уменьшении: а) количества границ зерен по отношению к каждому указанному слою на основе серебра и количества имеющихся в каждом указанном слое вакансий в кристаллической решетке; b) коэффициента преломления каждого указанного слоя на основе серебра; и с) излучательной способности покрытия с малым коэффициентом излучения по сравнению с его формой непосредственно после осаждения.
[0010] В других примерах реализации могут использоваться один, два, три или большее количество слоев не основе серебра.
[0011] В соответствии с определенными примерами реализации каждый указанный слой на основе серебра может наноситься поверх и контактировать с соответствующим слоем с содержанием оксида металла, в частности, оксида цинка (например, слоем с содержанием оксида цинка-олова). Каждый слой с содержанием оксида металла (например, каждый слой с содержанием оксида цинка или другого аналогичного материала) может быть в значительной степени кристаллическим до начала лазерной обработки.
[0012] В соответствии с определенными примерами реализации стандартный коэффициент излучения может улучшаться хотя бы на 9% в покрытии с малым коэффициентом излучения по сравнению с состоянием непосредственно после осаждения.
[0013] В соответствии с определенными примерами реализации лазерная обработка может осуществляться таким образом, чтобы способствовать хотя бы определенной степени повторной кристаллизации каждого из указанных слоев с содержанием серебра.
[0014] В соответствии с определенными примерами реализации лазерная обработка может быть атермальной в отношении хотя бы слоя или слоев на основе серебра.
[0015] В определенных примерах реализации представлен способ изготовления изделия с покрытием. Способ подразумевает наличие покрытия с малым коэффициентом излучения на стеклянной подложке, при этом покрытие с малым коэффициентом излучения содержит хотя бы один осаждаемый распылением слой на основе серебра, а каждый из указанных слоев на основе серебра находится между одним или несколькими диэлектрическими слоями. Покрытие с малым коэффициентом излучения подвергается воздействию лазерных импульсов с продолжительностью не более 10-12 секунд и плотностью энергии не менее 50 кВт/см2, лазерная обработка осуществляется таким образом, чтобы предупредить возрастание температуры покрытия с малым коэффициентом излучения свыше 300 градусов C, при этом также наблюдается: (a) снижение количества вакансий в каждом указанном слое на основе серебра; (b) снижение коэффициента преломления каждого из указанных слоев на основе серебра; (c) повышение коэффициента пропускания в видимом диапазоне спектра для покрытия с малым коэффициентом излучения; (d) снижение коэффициента излучения покрытия с малым коэффициентом излучения по сравнению с формой непосредственно после осаждения до уровня, достаточного для разрушения взаимосвязи между излучательной способностью и снижением поверхностного сопротивления слоя. В определенных примерах реализации электропроводность (например, поверхностное сопротивление слоя) также может улучшаться.
[0016] В определенных примерах реализации представлено изделие с покрытием. Изделие с покрытием включает в себя стеклянную подложку; а основой для осаждаемого распылением покрытия с малым коэффициентом излучения служит стеклянная подложка, при этом покрытие с низким коэффициентом излучения содержит хотя бы один слой на основе серебра поверх и в контакте со слоем с содержанием оксида цинка. Покрытие с малым коэффициентом излучения подвергается обработке с использованием субпикосекундных лазерных импульсов, которые имеют плотность энергии не менее 50 кВт/см2 для того, чтобы удалять вакансии в слое или слоях на основе серебра и двойниковые границы зерен между слоем или слоями на основе серебра и прилегающим нижним слоем или слоями с содержанием оксида цинка. После лазерной обработки покрытие с малым коэффициентом излучения имеет улучшенный коэффициент излучения ниже 0,02 (например, при этом каждый указанный слой на основе серебра меньше 25 нм, предпочтительно меньше 20 нм).
[0017] Описанные здесь характеристики, аспекты, преимущества и примеры реализации могут сочетаться в дальнейших примерах реализации.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0018] Эти и другие характеристики и преимущества могут быть лучше и полнее поняты со ссылкой на следующее подробное описание взятых в качестве образца для иллюстрации примеров реализации в совокупности с чертежами, среди которых:
[0019] РИСУНОК 1 является схематическим представлением, которое демонстрирует процесс плавления для некоторых примеров реализации;
[0020] РИСУНОК 2 является примером двухслойного серебряного покрытия с малым коэффициентом излучения, которое использовалось в связи с первым набором образцов;
[0021] РИСУНКИ 3A–3B являются графиками, на которых показана зависимость коэффициента пропускания от длины волны перед и после лазерной обработки для прозрачных стеклянных образцов с покрытием с малым коэффициентом излучения, которые описаны в связи с Рис. 2;
[0022] РИСУНКИ 4A–4B являются графиками, на которых показана зависимость коэффициента отражения на стороне стекла от длины волны перед и после лазерной обработки для прозрачных стеклянных образцов с покрытием с малым коэффициентом излучения, которые описаны в связи с Рис. 2;
[0023] РИСУНКИ 5A–5B являются графиками, на которых показана зависимость коэффициента отражения на стороне пленки от длины волны перед и после лазерной обработки для прозрачных стеклянных образцов с покрытием с малым коэффициентом излучения, которые описаны в связи с Рис. 2;
[0024] РИСУНОК 6 является примером однослойного серебряного покрытия с малым коэффициентом излучения, которое использовалось в связи со вторым набором образцов;
[0025] РИСУНОК 7 является графиком, на котором показана зависимость коэффициента пропускания от длины волны для пяти образцов из второго набора образцов вместе с кривой коэффициента пропускания для исходного образца в состоянии непосредственно после нанесения покрытия;
[0026] РИСУНОК 8 является увеличенным представлением участка графика с Рис. 7; и
[0027] РИСУНОК 9 является примером однослойного серебряного покрытия с малым коэффициентом излучения, которое использовалось в связи с третьим набором образцов.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
[0028] Определенные примеры реализации данного изобретения относятся к ультрабыстрой лазерной обработке покрытий с малым коэффициентом излучения с содержанием серебра, изделиям с такими покрытиями и (или) к связанным с ними способам. Ультрабыстрая модификация тонких пленок предполагает использование лазерных импульсов пикосекундной или субпикосекундной (например, продолжительностью 10-12 секунд или ниже, более предпочтительно порядка единиц, десятков или сотен фемтосекунд (и возможно ниже)) продолжительности, например, для улучшения эксплуатационных характеристик многослойного покрытия, в частности, если такие многослойные покрытия включают в себя один или несколько слоев на основе серебра. Лазерная модификация осуществляется и, вероятно, вызывает хотя бы частичную кристаллизацию или повторную кристаллизацию слоев из серебра или с содержанием серебра. Однако, возможно, более важным фактором улучшения качества слоев на основе серебра является переориентация зерен и воздействие на границы зерен. В этом отношении слои на основе серебра имеют улучшенную текстуру и способны становиться более плотными и объемными. Помимо этого, качество поверхности взаимодействия между слоем на основе серебра и хотя бы расположенным под ним диэлектрическим слоем и (или) поверхности взаимодействия между слоем на основе серебра и укрывающим слоем улучшается. Например, если слой с содержанием серебра формируется непосредственно на и в контакте со слоем с содержанием оксида цинка (например, со слоем с содержанием оксида цинка-олова), качество поверхности взаимодействия улучшается, поскольку лазерная модификация способствует снижению количества двойниковых границ зерен. Это же или что-то подобное может быть истинно в отношении взаимодействия между, например, слоем с содержанием серебра, который формируется под и в непосредственном контакте со слоем с содержанием Ni, Cr и (или) Ti (например, со слоем с содержанием NiCrOx). Считается, что плавление инициируется в верхней и (или) нижней зоне контакта (например, в зоне контакта между слоем на основе серебра и слоем с содержанием NiCrOx и (или) в зоне взаимодействия между слоем на основе серебра и слоем с содержанием оксида цинка) при температуре, которая значительно ниже точки плавления объемного серебра, в свою очередь, способствует повышению шероховатости контактной поверхности. Поскольку обработанный слой на основе серебра более объемный и содержит меньше дефектов (содержит меньше вакансий и меньше границ между зернами) и меньше двойниковых границ зерен, многослойное покрытие в целом демонстрирует улучшенную теплопроводность (и более низкое поверхностное сопротивление слоя), коэффициент излучения (как полусферического, так и нормального), способность к пропусканию в видимом диапазоне спектра и способность к отражению инфракрасного излучения. В многослойном покрытии коэффициент преломления и значение k для слоя или слоев на основе серебра снижаются, тем самым улучшая оптические характеристики покрытия. Помимо этого, такие покрытия могут становиться более прочными и (или) устойчивыми к воздействию коррозии, например, поскольку измерение многослойного покрытия после лазерной обработки указывало на наличие общего напряжения сжатия (а не напряжения растяжения).
[0029] В традиционных покрытиях существует взаимосвязь между поверхностным сопротивлением слоя и коэффициентом излучения. В общем, между ними существует прямая корреляция, которая проявляется в том, что снижение поверхностного сопротивления слоя сопровождается ожидаемым соответствующим снижением коэффициента излучения. Однако, в некоторых определенных примерах реализации используются фемтолазеры или аналогичные устройства, что отрицательно сказывается на подвижности электронов после обработки. Определенные примеры реализации обеспечивают снижение коэффициента излучения данным способом до уровня ниже 0,02 (а иногда ниже 0,015), при этом наблюдается разрыв данной взаимосвязи. Поэтому лазерная обработка в определенных примерах реализации позволяет снижать проводимость при одновременном снижении нормального и полусферического коэффициента излучения таким образом, который не соответствует ожидаемым изменениям.
[0030] К удивлению и неожиданно, многослойное покрытие может быть усовершенствовано без значительного объема кристаллизации (или повторной кристаллизации) серебра. Это противоречит принципу, согласно которому обычно действует термообработка, а также противоречит повторному плавлению (абляции), которое часто возникает при использовании лазеров с металлами. В определенных примерах реализации ультрабыстрая лазерная обработка доставляет энергию с использованием лазерных импульсов. Любое «нагревание» в рамках данного метода осуществляется в таких временных масштабах, что атомы не могут диффундировать в покрытие. Вместо этого лазерная обработка просто возбуждает электроны, которые имеют низкую теплоемкость, поскольку почти не имеют массы. Поэтому общие физические измерения температуры не демонстрируют настолько высокие значения. Данные, собранные с использованием термопары и тепловизора, показали, что ощутимый подъем температуры покрытия, нанесенного на образцы, отсутствовал, что противоречит тому, что ожидается при традиционной термообработке, а также при многих других видах лазерной обработки. Например, обработка лазером непрерывного излучения (CW) не имеет этого свойства. Более того, хотя при использовании лазера непрерывного излучения может наблюдаться снижение поверхностного сопротивления слоя, в серебряных слоях можно заметить полированные отметины. В определенных примерах реализации возможным является проведение ультрабыстрой лазерной модификации многослойного покрытия при исключении возрастания температуры многослойного покрытия свыше 300 градусов C (например, по результатам измерения температуры его поверхности). В определенных примерах реализации ультрабыстрая лазерная модификация многослойного покрытия является «атермальной» по отношению хотя бы к присутствующему в нем серебряному слою или слоям. В некоторых примерах метод может быть «атермальным» по отношению к многослойному покрытию в целом. Таким образом, в определенных примерах реализации температура многослойного покрытия не возрастает свыше 300 градусов C и предпочтительно возрастает не более чем на 50 градусов C, более предпочтительно не более чем на 30 градусов C и иногда не более чем на 5–10 градусов C. Поэтому определенные примеры реализации позволяют достигать высоких уровней проводимости и коэффициента излучения, к удивлению и неожиданно, без существенного подъема температуры и обязательной значительной кристаллизации (или повторной кристаллизации). Определенные примеры реализации не предполагают осуществление абляции, хотя в некоторых случаях может наблюдаться некоторое количество полированных отметин.
[0031] Без намерения ввести обусловленные теорией ограничения можно предоставить возможное объяснение определенных механизмов, за счет которых могут работать определенные примеры реализации. При использовании воздействия ультрабыстрого лазера наблюдается температурный всплеск, вызванный «нагреванием» электронов до температур, которые кратны 10 000 К. Когда лазер воздействует на покрытие, этот температурный всплеск вызывает гомогенное плавление по отношению к слою или слоям на основе серебра в первые несколько пикосекунд. Более конкретно, лазерные импульсы возбуждают проводящие электроны (например, в сочетании с электронным «газом» высокой плотности), и связанные электроны тоже возбуждаются. Этот горячий электронный газ взаимодействует с ионной решеткой (например, в сочетании с облаком фононов). Облако фононов имеет как звуковые, так и оптические ответвления, а оптические фононы благоприятным образом локализуются. Поэтому лазерные импульсы способны изменять агрегатное состояние (нано)кристаллического и (или) другого серебра на жидкое в течение примерно 1 пикосекунды. Фронт плавления распространяется за пределы глубины поглощения, а создаваемый температурный градиент меньше средней длины свободного пробега.
[0032] Ультрабыстрый нагрев может доставлять энергию необходимой плотности на единицу площади (например, от 0,1 до 0,5 Дж/см2) для возбуждения электронов высокой плотности, что приводит к быстрому нагреву и последующему охлаждению. Создание высокой концентрации вакансий (nc) оказывает значительное влияние на фазовый переход. При наличии высокого значения в определенной степени может происходить повторная кристаллизация, но, вероятно в более значительной степени, ускоряется миграция границ зерен, впервые или повторно формируются более крупные зерна, при улучшении объемных характеристик серебра. Преимущество такого подхода заключается в том, что он не приводит к заметному повышению температуры покрытия, и, как обсуждалось выше, он является атермальным хотя бы по отношению к серебру. Результатом является очень низкая поверхностная энергия и энергия деформации, которая привносится в систему. Считается, что необходима плотность энергии не менее 30 кВт/см2 для создания определенных примеров реализации, например, с описанной здесь продолжительностью.
[0033] Рис. 1 является схематическим представлением, которое демонстрирует процесс плавления для некоторых примеров реализации. Как показано на Рис. 1, импульсный пучок 102 проникает сквозь верхний изолятор 104 на длину пути поглощения L (что эквивалентно длине волны лазера в определенных примерах реализации) и в слой на основе серебра 106. Длина пути поглощения L предпочтительно не должна охватывать нижний изолятор 108. Как будет видно на примере многослойных покрытий, подробно описанных ниже, нижний изолятор 108 может являться слоем с содержанием оксида цинка (например, слоем с содержанием оксида цинка-олова), а верхний изолятор 104 может представлять собой слой с содержанием Ni, Cr и (или) Ti (например, слой с содержанием NiCrOx). В определенных примерах реализации нижний изолятор 108 может быть кристаллическим до начала обработки лазерным пучком.
[0034] По ширине импульсного пучка 102 твердая часть 106a переходит в жидкое состояние, создавая жидкую часть 106b. Фронт плавления 106c постепенно распространяется на глубину слоя на основе серебра 106 (например, при последующем сканировании за счет изменения длины пути поглощения L и др.). Начало плавления преимущественно происходит при температурах, которые значительно ниже точки плавления объемного серебра. В нижнем изоляторе 108 связываются акустические фононы. Как отмечалось выше, процесс по своей сути является атермальным, поскольку возбуждение осуществляется очень быстро и электроны передают большое количество энергии при очень малой массе. Также ценно, что в этом процессе не происходит преднамеренное термическое нагревание слоя на основе серебра или любого другого слоя в многослойном покрытии, а также отсутствует поглощающий слой.
[0035] Преимуществом является то, что продолжительность лазерного импульса меньше времени связывания е-фононов. Если бы это было не так, лазер обеспечивал бы связывание плазмы вместо инициации возбуждения электронов внутри металлической пленки. Следовательно, в определенных примерах реализации применяется лазерная обработка тонких пленок в импульсном режиме за очень короткое время. Это обеспечивает более низкую потерю энергии и снижает риск повреждения подложки.
[0036] Ультратонкие пленочные слои на основе серебра плавятся под воздействием ультрабыстрых лазерных импульсов при температуре значительно ниже 970 градусов C для серебра, как указывалось выше. В толстых пленках (например, в объемных системах), отношение площади поверхности к объему чрезвычайно мало, а кривизной поверхности можно пренебречь. Таким образом, поверхностным эффектом температуры плавления можно пренебречь. Однако в случае с нанометрической тонкой пленкой, состоящей из Ag и содержащей наноразмерные зерна (например, размером 3–5 нм), для которых отношение площади поверхности к объему велико, а кривизна поверхности высока, температура плавления зависит от размера. Эти особенности могут частично объясняться термодинамической теорией и экспериментально подтверждаться электронной дифракцией, дифракцией рентгеновского излучения, дифференциальной сканирующей калориметрией и просвечивающей электронной микроскопией. Однако дополнительный эффект кинетического взаимодействия быстрых лазерных импульсов с контактной поверхностью Ag и диэлектрика заключается в значительном снижении температуры плавления пленки серебра нанотолщины до 125 градусов С. Поскольку давление внутри пленки намного выше, чем давление паров Ag, испарение пленок не ожидается. Вместо этого первоначальная инициация плавления сопровождается быстрой закалкой и отжигом дефектов на контактной поверхности. В целом:
Tm, ff=T0(1 - σSL / (L0 <r>)),
где Tm - точка плавления пленки с размером зерен (например, радиусом) r, T0 - температура плавления объемной серебряной пленки, σSL - энергия межфазного перехода из твердого в жидкое состояние, а L0 - скрытая теплота плавления объемной пленки. Однако существуют значительные различия между тем, что прогнозируется данным уравнением, и экспериментально полученным значением Tm, f, даже если учитывается давление вакуума в среде тонкопленочных многослойных покрытий. Одной возможной причиной может являться изменение энергии межфазного перехода из твердого в жидкое состояние из-за эффекта кривизны или эффекта неравновесия. Лазерное излучение фактически связывается с поверхностной пленкой Ag (изолятора) путем возбуждения поверхностных плазмонов, при этом совместные колебания электронов способствуют эффективному поглощению лазерных фотонов.
[0037] В связи с определенными примерами реализации могут использоваться следующие параметры лазера.
Режим работы лазера. Импульсный, с шириной не более нескольких пикосекунд, более предпочтительно порядка единиц, десятков или сотен фемтосекунд (но возможно ниже). В некоторых примерах реализации продолжительность в импульсном режиме может быть не более 10-12 секунд, более предпочтительно порядка единиц, десятков или сотен фемтосекунд. Продолжительность менее нескольких пикосекунд (например, менее 9 пикосекунд, более предпочтительно менее 5 пикосекунд, а еще более предпочтительно меньше либо равная 1–3 пикосекундам) является предпочтительной. Продолжительность для одного примера составляет 100–500 фемтосекунд (более предпочтительно 100–300 фемтосекунд и, в качестве примера, 100–200 фемтосекунд). При продолжительности менее 1 фемтосекунды плотность энергии в целом слишком мала для достижения описанных здесь результатов, например, из-за отсутствия достижения очевидного порогового значения в 30 кВт/см2.
Тип лазера. Эксимерный лазер (например, работающий в режиме линейной частотной модуляции). В некоторых случаях также могут применяться Ti-сапфировые лазеры в сочетании с ГВГ (генерацией второй гармоники).
Плотность мощности. Не менее 30 кВт/см2, более предпочтительно не менее 50 кВт/см2. Плотность мощности предпочтительно выбирается с целью предупреждения повреждения и образования рубцов на пленке. При значении 50 кВт/см2 достигалась кристаллизация свыше 50%.
Длина волны. Обычно может использоваться длина волны 355–500 нм. Образцы были изготовлены с использованием эксимерного лазера при длине волны 355 нм. Образцы также изготавливались при помощи ГВГ-лазера (лазера с генерацией второй гармоники) при длине волны 400 нм. В некоторых случаях может использоваться лазер на основе нитрида галлия (GaN) при длине волны 405 нм.
Профиль пучка. Однородный плосковершинный пучок (Homogeneous Flat Top, HFT). Преимуществом пучка с HFT-профилем (по сравнению, например, с профилем Гауссова пучка) стало отсутствие микрорубцов и наблюдаемое повышение устойчивости к воздействию коррозии.
Размер пучка. Предпочтительно < 500 микрон, в некоторых примерах реализации возможно использование более остронаправленного пучка.
Предлагаемый механизм поглощения. Поверхностные и объемные плазмоны Ag опосредуются (по сравнению, например, с использованием температурного профиля с отдельным поглощающим слоем в многослойном покрытии). Этот подход успешно работает в отношении многослойных покрытий с одним, двумя и тремя слоями серебра. Преимуществом определенных примеров реализации является отсутствие отдельного поглощающего слоя, вместо этого они являются атермальными, как описано выше.
Оптические устройства пучка. Потенциально на гальванической основе, что предполагает чрезвычайно высокую скорость сканирования движущейся мишени. В некоторых примерах реализации может использоваться генератор строчной развертки Шафтера-Кирхгофа.
Диапазон плотности лазерного излучения. От 0,5 до 5 Дж/см2, более предпочтительно от 0,5 до 3 Дж/см2 и возможно 0,1–0,6 Дж/см2.
Частота следования импульсов. 1–100 кГц
Стабильность в интервале между импульсами. 0,5–1% среднеквадратичное значение
Долговременное смещение. 0,1–0,5%) среднеквадратичное значение
Условия окружающей среды для лазерной обработки. Лазерная обработка может осуществляться в среде атмосферного воздуха, в среде азота, в условиях полного или частичного вакуума и т. д.
[0038] На основе экспериментальных данных, полученных на настоящий момент времени, считается, что описанные здесь методы могут использоваться для частичного или полного улучшения характеристик поверхностного сопротивления слоя, коэффициента излучения (как нормального, так и полусферического), коэффициента пропускания и коэффициента преломления (или коэффициентов преломления в случае, когда многослойные покрытия включают в себя несколько слоев на основе серебра). Например, считается что поверхностное сопротивление слоя может быть улучшено (например, снижено) хотя бы на 9%, более предпочтительно хотя бы на 11%, более предпочтительно хотя бы на 15% и возможно на 15–20% или выше; нормальный и полусферический коэффициент излучения может быть улучшен (например, снижен) хотя бы на 9%, более предпочтительно хотя бы на 11%, более предпочтительно хотя бы на 15% и возможно на 15–20% или выше; нормальный коэффициент излучения может достигать уровня, который предпочтительно ниже 0,02, более предпочтительно ниже 0,015; коэффициент преломления (или коэффициенты преломления) слоя или слоев на основе серебра при 550 нм может быть улучшен (например, снижен) хотя бы на 10%, более предпочтительно хотя бы на 15% и возможно на 20–25% или более; коэффициент пропускания в видимом диапазоне спектра (TY) может быть улучшен (например, повышен) хотя бы на 0,25%, более предпочтительно хотя бы на 0,5% и возможно на 0,75–1,5% или выше. В некоторых примерах может быть предпочтительным по возможности максимально низкое повышение коэффициента пропускания в видимом диапазоне спектра, которое в некоторых случаях может быть достижимым. В целом, путем изменения нескольких параметров, например, длины волны продолжительности импульса, продолжительности активного цикла и плотности энергии, а также размера кристаллита начальной пленки и затравочного слоя, можно настроить постоянные по времени значения тау и сопротивления, которые, в свою очередь, кодируют фундаментальные свойства тонких и толстых пленок серебра. В качестве одного из примеров можно использовать плотность энергии на единицу площади в диапазоне от 0,5 до 5 Дж/см2, более предпочтительно от 0,5 до 2 Дж/см2, для импульса продолжительностью 100–200 фемтосекунд с длиной волны 450 нм.
КОМПЛЕКТ ОБРАЗЦОВ 1
[0039] Рис. 2 является примером двухслойного серебряного покрытия с малым коэффициентом излучения, которое использовалось в связи с первым набором образцов. Покрытие, показанное на Рис. 2, было сформировано на прозрачном стекле толщиной 3,2 мм и на стекле Eagle толщиной 0,7 мм, оба материала подложки имеются в свободной продаже. Как известно, первый из них представляет собой кальциево-натриевое стекло, а последний - боросиликатное стекло. Номинальная физическая толщина покрытия, используемого в данном образце, была определена следующим образом:
| Материал/Слой | Предпочтительная толщина (нм) | Более предпочтительная толщина (нм) | Толщина образца (нм) |
| Si3N4 [212] | 15–30 | 17–25 | 22,0 |
| ZnSnOx (50/50) [210b] | 5–18 | 7–15 | 10,5 |
| NiCrOx [208b] | 1–10 | 2–8 | 3,5 |
| Ag [204b] | 5–18 | 7–16 | 13,6 |
| ZnSnOx (90/10) [206b] | 15–25 | 18–23 | 19,9 |
| ZnSnOx (50/50) [210a] | 50–90 | 55–80 | 69,00 |
| NiCrOx [208a] | 1–10 | 2–8 | 3,5 |
| Ag [204a] | 2–12 | 4–10 | 7,5 |
| ZnSnOx (90/10) [206a] | 30–50 | 35–45 | 39,4 |
| СТЕКЛО [202] | Не применимо | Не применимо | Не применимо |
[0040] Отмечается, что область облучения лазером более заметна на прозрачном стекле, чем на стекле Eagle. Рис. 3A–3B являются графиками, на которых показана зависимость коэффициента пропускания от длины волны перед и после лазерной обработки для образцов из прозрачного стекла и стекла Eagle, соответственно; Рис. 4A–4B являются графиками, на которых представлена зависимость коэффициента отражения на стороне стекла от длины волны до и после лазерной обработки для этих образцов из прозрачного стекла и стекла Eagle, соответственно; а Рис. 5A–5B являются графиками, на которых представлена зависимость коэффициента отражения на стороне пленки от длины волны до и после лазерной обработки для этих образцов из прозрачного стекла и стекла Eagle, соответственно. В представленной ниже таблице обобщена эта информация о коэффициенте пропускания, коэффициенте отражения и изменении цвета для образцов, а также представлены сведения о поверхностном сопротивлении слоя:
| Прозрачное стекло | Стекло Eagle | |||
| Состояние | После нанесения покрытия | После лазерной обработки | После нанесения покрытия | После лазерной обработки |
| Поверхностное сопротивление слоя | 2,15 | 1,9 | 2,22 | 2,13 |
| Мутность | 0,19 | 0,12 | 0,21 | 0,18 |
| Y[T] | 74,11 | 76,92 | 74,63 | 75,72 |
| L* [T] | 88,98 | 90,28 | 89,22 | 89,73 |
| a* [T] | -4,4 | -4,14 | -3,87 | -3,8 |
| b* [T] | 4,9 | 5,39 | 5,2 | 5,58 |
| Y [Rf] | 10,2 | 10,33 | 9,81 | 9,72 |
| L* [Rf] | 38,2 | 38,44 | 37,51 | 37,34 |
| a* [Rf] | 0,04 | 0,12 | 1,45 | 1,61 |
| b* [Rf] | -5,06 | -4,64 | -5,1 | -5.14 |
| Y [Rg] | 10,16 | 10,2 | 9,85 | 10,02 |
| L* [Rg] | 38,13 | 38,19 | 37,58 | 37,88 |
| a* [Rg] | -0,55 | -0,23 | -0,19 | -0,21 |
| b* [Rg] | -9,81 | -8,44 | -9,33 | -8,35 |
| ΔE* [T] | 1,41 | 0,64 | ||
| ΔE* [Rf] | 0,57 | 0,4 | ||
| ΔE* [Rg] | 0,56 | 0,43 |
[0041] Можно заметить, что коэффициент пропускания увеличивался, а поверхностное сопротивление слоя снижалось. Окрашивание пропускного типа также оставалось преимущественно неизменным, при этом цветовые координаты a и b менялись лишь умеренно по отношению к коэффициенту отражения на стороне пленки и на стороне стекла.
[0042] В следующей таблице обобщается информация об изменении текстуры для образцов, полученная при измерении дифракции рентгеновского излучения (X-ray Diffraction, XRD). Изменение текстуры стекла Eagle (после лазерной обработки) продемонстрировало улучшение качества на 45%, изменение текстуры прозрачного стекла (после лазерной обработки) продемонстрировало улучшение качества на 57%. По сравнению с состоянием серебра на прозрачном стекле сразу после нанесения, состояние серебра на стекле Eagle сразу после нанесения представляет собой относительно более бедную текстуру, что может помочь объяснить более низкое изменение текстуры покрытия на стекле Eagle по сравнению с покрытием на прозрачном стекле.
| Ag(111) | Ag(111) | Ag(111) | Ag(111) | ZnO(002) | |
| Макс. количество | Угол при макс. | Полная ширина на половине максимума (FHWM) | Размер частиц [нм] | Макс. количество | |
| Стекло Eagle после лазерной обработки | 801 | 38,26 | 0,727 | 13,9 | 228 |
| Стекло Eagle сразу после нанесения покрытия | 554 | 38,16 | 0,784 | 12,9 | 240 |
| Прозрачное стекло после лазерной обработки | 2603 | 38,28 | 0,766 | 13,2 | 996 |
| Прозрачное стекло сразу после нанесения покрытия | 1658 | 38,18 | 0,844 | 12 | 1052 |
[0043] Проводилось измерение образцов для определения коэффициентов преломления (при 550 нм) верхнего и нижнего слоев на основе серебра до и после лазерной обработки. Коэффициенты преломления верхнего и нижнего слоев на основе серебра в состоянии сразу после нанесения для образцов прозрачного стекла составили 0,11 и 0,16, соответственно, после лазерной обработки эти значения снизились до 0,08 и 0,10, соответственно. Шероховатость поверхности перед лазерной обработкой составляла 5,84 нм, после лазерной обработки это значение увеличилось до 5,94 нм.
[0044] Коэффициенты преломления верхнего и нижнего слоев на основе серебра в состоянии после нанесения для образцов стекла Eagles составили 0,14 и 0,20, соответственно, после лазерной обработки эти значения снизились до 0,11 и 0,19, соответственно. Шероховатость поверхности перед лазерной обработкой составляла 5,70 нм, после лазерной обработки это значение увеличилось до 5,67 нм.
[0045] Как в образцах прозрачного стекла, так и в образцах стекла Eagle толщина слоя оставалась практически той же после лазерной обработки. Это значит, что ни один из слоев не продемонстрировал изменение толщины более 0,4 нм, а большинство слоев показало изменение толщины более 0,3 нм.
[0046] Учитывая эти данные, можно предположить, что качество верхнего серебряного слоя будет улучшаться сильнее, чем качество нижнего серебряного слоя в двухслойном серебряном покрытии с низким коэффициентом излучения. Также можно предположить, что в трехслойном серебряном покрытии с низким коэффициентом излучения изменения в верхнем серебряном слое будут наиболее существенными по сравнению с подстилающими серебряными слоями, и, таким образом, внесут наибольший вклад в изменение общей излучательной способности покрытия.
КОМПЛЕКТ ОБРАЗЦОВ 2
[0047] Рис. 6 является примером однослойного серебряного покрытия с малым коэффициентом излучения, которое использовалось в связи с первым набором образцов. Покрытие, показанное на Рис. 6, было сформировано на прозрачном стекле толщиной 3,8 нм. Номинальная физическая толщина покрытия, используемого в данном образце, была определена следующим образом:
| Материал/Слой | Предпочтительная толщина (нм) | Более предпочтительная толщина (нм) | Толщина образца (нм) |
| ZrOx [324] | 1–15 | 3–10 | 3 |
| Si3N4 [322] | 3–25 | 5–15 | 11,1 |
| SnOx [320] | 2–10 | 3–8 | 5,5 |
| ZnOx [318] | 10–25 | 12–22 | 17 |
| ZnSnOx [316] | 2–12 | 4–10 | 6,6 |
| NiCrOx [314] | 1–10 | 2–8 | 3 |
| Ag [308] | 2–15 | 4–13 | 8,7 |
| ZnOx [312b] | 8–20 | 10–16 | 12,3 |
| ZnSnOx [310b] | 2–10 | 3–7 | 4,1 |
| ZnOx [312a] | 2–10 | 3–8 | 4,8 |
| ZnSnOx [310a] | 2–10 | 3–8 | 5,3 |
| TiOx [306] | 1–10 | 2–8 | 3 |
| ZrSiOxNy [304] | 3–15 | 5–12 | 7,4 |
| СТЕКЛО [302] | Не применимо | Не применимо | Не применимо |
[0048] Измерения проводились в отношении 5 разных образцов, а также образца в исходном состоянии сразу после нанесения покрытия. Для первых четырех образцов использовалась мощность лазера 135 мВт, а для пятого образца - мощность лазера 130 мВт. Значение наложения или межстрочного интервала для образцов 1–2 и 5 составляло 0,03 мм, значение наложения или межстрочного интервала для образца 3 составляло 0,02 мм, значение наложения или межстрочного интервала для образца 4 составляло 0,01 мм. Скорость лазерного сканирования составляла 3 мм/с для образца 2 и 5 мм/с для всех других образцов.
[0049] Рис. 7 является графиком, на котором показана зависимость коэффициента пропускания от длины волны для пяти образцов из второго набора образцов вместе с кривой коэффициента пропускания для исходного образца в состоянии непосредственно после нанесения покрытия. Рис. 8 является увеличенным представлением участка графика с Рис. 7. Улучшение способности к пропусканию достигалось путем увеличения значения наложения (снижения смещения вдоль оси медленного сканирования), что наиболее заметно для четвертого образца. Было подтверждено, что образцы 4–5 не имели микроскопических повреждений, относящихся к лазерной обработке.
КОМПЛЕКТ ОБРАЗЦОВ 3
[0050] Проводилась обработка нескольких дополнительных образцов изделий с покрытием с малым коэффициентом излучения с одним слоем серебра с применением стандартного набора параметров. К таким параметрам относятся мощность 150 мВт, скорость сканирования 5 мм/с, наложение или межстрочный интервал 0,035 мм, лазер работает при длине волны 532 нм при скорости повторяющихся импульсов 100 кГц и диаметре пучка 1 мм. В целом, при испытаниях использовались мощность при обработке 0,1–5,0 Вт и значение наложения или межстрочного интервала 0,04–0,025 мм, применение данных значений рассматривалось как целесообразное для разных примеров реализации.
[0051] Среди подвергавшихся термообработке многослойных покрытий был один образец, соответствующий показанному на Рис. 6, с толщиной слоя, представленной выше, а также двухслойные покрытия, имеющие конфигурацию, показанную на Рис. 9. Покрытие, показанное на Рис. 9, было сформировано на прозрачном стекле толщиной 3,8 мм. Номинальная физическая толщина покрытия, используемого в этих двух образцах, была определена следующим образом:
| Материал/Слой | Предпочтительная толщина (нм) | Более предпочтительная толщина (нм) | Толщина образца (нм) |
| ZrOx [922] | 1–15 | 3–10 | 3,3 |
| Si3N4 [920] | 1–30 | 10–25 | 18,9 и 14,6 |
| ZnOx [918] | 10–25 | 12–23 | 17,9 |
| ZnSnOx [916] | 2–12 | 4–10 | 6,4 |
| NiCrOx [914] | 1–10 | 2–8 | 3 |
| Ag [912] | 5–30 | 8–25 | 19,6 и 11,5 |
| ZnOx [910] | 3–15 | 5–13 | 7,3 и 8,8 |
| ZnSnOx [908] | 1–10 | 2–5 | 2,2 и 3,1 |
| TiOx [906] | 1–10 | 3–9 | 3,6 |
| ZrSiOxNy [904] | 3–15 | 5–12 | 7,4 |
| СТЕКЛО [902] | Не применимо | Не применимо | Не применимо |
[0052] В следующей таблице содержатся данные, указывающие на то, как характеристики данных покрытий улучшались после лазерной обработки.
| Улучшение SR | Улучшение En | Повышение TY | |
| Образец с Рис. 6 | 10,6% | 12,7% | 0,41% |
| Образец с Рис. 9 (тонкий серебряный слой) | 13,7% | 9,3% | 0,88% |
| Образец с Рис. 9 (толстый серебряный слой) | 21,2% | 15,8% | 1,19% |
[0053] Описанные здесь примеры реализации могут использоваться в большом количестве разных областей применения в том числе, например, при изготовлении внутренних и наружных окон для промышленных и (или) жилых зданий, стеклянных крыш, дверей, продукции для мерчендайзинга (например, дверей и (или) стенок холодильников и морозильников), стекол для автомобилей и др.
[0054] Описанные здесь методы рассматривались в связи с определенными примерами покрытий с малым коэффициентом излучения. Однако отмечено, что разные покрытия с малым коэффициентом излучения могут быть улучшены в результате применения описанных здесь способов лазерной обработки. Такие покрытия с малым коэффициентом излучения могут содержать один, два, три или большее количество слоев на основе Ag, они могут содержать или не содержать подстилающие слои с содержанием ZnOx, ZnSnOx и др., они могут содержать или не содержать покровные слои на основе серебра с содержанием Ni, Cr, Ti и (или) аналогичных материалов (например, NiCrOx) и др. Например, хотя слой с содержанием оксида цинка (например, оксида цинка-олова) может использоваться непосредственно под и в контакте со слоем или слоями на основе серебра, будет ценно, если в различных примерах реализации смогут использоваться слои с содержанием оксидов металлов и (или) другие слои. В некоторых примерах реализации эти слои с содержанием оксида металла и (или) другие слои могут быть в значительной степени кристаллическими до начала лазерной обработки.
[0055] Хотя определенные примеры реализации описывались в связи с изделиями с покрытием, которые содержат одну стеклянную подложку, являющуюся основой для покрытия, будет ценно, если описанные здесь методы смогут применяться в связи с изготовлением блоков изоляционных стеклопакетов, содержащих две фактически параллельные подложки, отделенные друг от друга системой дистанционирующих элементов, позволяющих установить воздушный зазор между ними. Покрытия с малым коэффициентом излучения могут наноситься на любую одну или несколько основных поверхностей таких изделий (например, на поверхности 2 и (или) 3). Этот воздушный зазор может быть заполнен инертным газом, например, Ar, Kr, Xe или другим, с содержанием или без содержания кислорода. Также будет ценно, если описанные здесь методы смогут применяться в отношении так называемых тройных блоков изоляционных стеклопакетов. В таких блоках первая, вторая и третья фактически параллельные подложки разделены первой и второй системами дистанционирующих элементов, а покрытия с малым коэффициентом излучения и (или) антиотражательные покрытия (Antireflection, AR) могут использоваться в соседстве с одной или несколькими внутренними поверхностями самой внутренней и самой внешней подложки и (или) с одной или обеими поверхностями средней подложки. Покрытия с малым коэффициентом излучения могут наноситься на одну или несколько основных поверхностей (в стандартном случае - на основные внутренние поверхности). Аналогичным образом, описанные здесь методы могут использоваться в связи с блоками вакуумных изоляционных стеклопакетов (Vacuum Insulating Glass, VIG), в которых первая и вторая фактически параллельные друг другу подложки поддерживаются в этой конфигурации в связи с использованием множества дистанционирующих элементов или стоек и уплотнения периферической кромки. Уплотнение периферической кромки в таких случаях обычно формируется из фритты и герметично уплотняет зазор или полость в блоке вакуумного изоляционного стеклопакета. Внутри зазора или полости поддерживается давление ниже атмосферного. Как описано выше в примере с блоком изоляционного стеклопакета, покрытия с малым коэффициентом излучения могут наноситься на любую одну или несколько основных поверхностей таких изделий (например, на поверхности 2 и (или) 3). Более того, при изготовлении ламинированных изделий также может быть получено преимущество от применения раскрытых здесь методов.
[0056] Следует принимать во внимание, что лазерная обработка может выполняться со стороны с покрытием или со стороны без покрытия на подложке, являющейся основой для покрытия. Таким образом, лазерная обработка может проводиться на блоке изоляционного стеклопакета, блока вакуумного изоляционного стеклопакета или ламинированном изделии после сборки и (или) на их вспомогательных узлах (например, перед креплением друг к другу подложек блока изоляционного стеклопакета при помощи системы дистанционирующих элементов, перед уплотнением подложек блока изоляционного стеклопакета друг к другу с использованием фритты и (или) откачивания воздуха из полости, перед ламинированием подложки чем-либо другим и др.).
[0057] Термины «термообработка» и «тепловая обработка» при использовании в настоящем документе означают нагревание изделия до температуры, достаточной для обеспечения термического отпуска и (или) термической закалки изделия, которое содержит в себе стекло. Это определение включает в себя, например, нагревание изделия с покрытием в духовом шкафу или печи при температуре не ниже 550 градусов C, более предпочтительно не ниже 580 градусов C, более предпочтительно не ниже 600 градусов C, более предпочтительно не ниже 620 градусов C и наиболее предпочтительно не ниже 650 градусов C в течение достаточного периода времени для осуществления термического отпуска и (или) термической закалки изделия. На это может потребоваться не менее двух минут или до 10 минут в некоторых примерах реализации. Эти процессы адаптируются для использования различных значений времени и (или) температуры.
[0058] При использовании в настоящем документе термины «на», «на основе» и аналогичные им не должны интерпретироваться в том смысле, что два элемента находятся в непосредственном соседстве друг с другом, если это однозначно не указывается в явной форме. Иными словами, может быть сказано, что первый слой находится «на» или «на основе» второго слоя, даже если между ними имеется один или несколько слоев.
[0059] В определенных примерах реализации представлен способ изготовления изделия с покрытием. Покрытие с малым коэффициентом излучения формируется на подложке, при этом покрытие с малым коэффициентом излучения содержит хотя бы один осаждаемый распылением слой на основе серебра, а каждый из указанных слоев на основе серебра находится между одним или несколькими диэлектрическими слоями. Покрытие с малым коэффициентом излучения подвергается воздействию лазерных импульсов продолжительностью не более 10–12 секунд, с длиной волны 355–500 нм и плотностью энергии более 30 кВт/см2, лазерная обработка осуществляется таким образом, чтобы предупредить возрастание температуры покрытия с малым коэффициентом излучения свыше 300 градусов C при одновременном уменьшении: а) границ зерен по отношению к каждому указанному слою на основе серебра и количества имеющихся в нем вакансий в кристаллической решетке; b) коэффициента преломления каждого указанного слоя на основе серебра; и с) излучательной способности покрытия с малым коэффициентом излучения по сравнению с его формой непосредственно после осаждения.
[0060] Помимо характеристик, описанных в предшествующем пункте, в определенных примерах реализации подложка может изготавливаться из боросиликатного стекла или кальциево-натриевого стекла.
[0061] Помимо характеристик, описанных в любом из двух предшествующих пунктов, в определенных примерах реализации каждый указанный слой на основе серебра может наноситься на и контактировать с соответствующим слоем с содержанием оксида цинка.
[0062] Помимо характеристик, описанных в предшествующем пункте, в определенных примерах реализации каждый указанный слой с содержанием оксида цинка может быть кристаллическим до начала лазерной обработки.
[0063] Помимо характеристик, описанных в любом из четырех предшествующих пунктов, в определенных примерах реализации покрытие с малым коэффициентом излучения может содержать первый и второй слои на основе серебра.
[0064] Помимо характеристик, описанных в любом из пяти предшествующих пунктов, в определенных примерах реализации покрытие с малым коэффициентом излучения может включать в себя не менее трех слоев на основе серебра.
[0065] Помимо характеристик, описанных в любом из шести предшествующих пунктов, в определенных примерах реализации покрытие с малым коэффициентом излучения может включать в себя несколько слоев на основе серебра, а лазерная обработка может осуществляться таким образом, чтобы текстура самого верхнего слоя на основе серебра изменялась сильнее, чем текстура лежащих ниже слоев на основе серебра.
[0066] Помимо характеристик, описанных в любом из семи предшествующих пунктов, в определенных примерах реализации лазерные импульсы могут иметь плотность энергии хотя бы 50 кВт/см2 и (или) продолжительность порядка единиц, десятков или сотен фемтосекунд.
[0067] Помимо характеристик, описанных в любом из восьми предшествующих пунктов, в определенных примерах реализации покрытие с малым коэффициентом излучения может подвергаться термообработке после лазерной обработки.
[0068] Помимо характеристик, описанных в любом из девяти предшествующих пунктов, в определенных примерах реализации лазерная обработка может осуществляться в линии одновременно с формированием покрытия с малым коэффициентом излучения.
[0069] Помимо характеристик, описанных в любом из 10 предшествующих пунктов, в определенных примерах реализации лазерная обработка может осуществляться со стороны подложки, на которой формируется покрытие с малым коэффициентом излучения.
[0070] Помимо характеристик, описанных в любом из 11 предшествующих пунктов, в определенных примерах реализации стандартный коэффициент излучения покрытия с малым коэффициентом излучения может улучшаться хотя бы на 9% по сравнению с состоянием покрытия с малым коэффициентом излучения непосредственно после осаждения.
[0071] Помимо характеристик, описанных в любом из 12 предшествующих пунктов, в определенных примерах реализации лазерная обработка может осуществляться таким образом, чтобы способствовать хотя бы определенной степени повторной кристаллизации каждого из указанных слоев с содержанием серебра.
[0072] Помимо характеристик, описанных в любом из 13 предшествующих пунктов, в определенных примерах реализации лазерная обработка может быть атермальной по отношению хотя бы к слою или слоям на основе серебра.
[0073] В определенных примерах реализации предлагается способ изготовления изделия с покрытием, который подразумевает наличие покрытия с малым коэффициентом излучения на стеклянной подложке, при этом покрытие с малым коэффициентом излучения содержит хотя бы один осаждаемый распылением слой на основе серебра, а каждый из указанных слоев на основе серебра находится между одним или несколькими диэлектрическими слоями. Покрытие с малым коэффициентом излучения подвергается воздействию лазерных импульсов с продолжительностью не более 10–12 секунд и плотностью энергии не менее 50 кВт/см2, лазерная обработка осуществляется таким образом, чтобы предупредить возрастание температуры покрытия с малым коэффициентом излучения свыше 300 градусов C, при этом также: (a) снижается количество вакансий в каждом упомянутом слое на основе серебра; (b) снижение коэффициента преломления каждого из указанных слоев на основе серебра; (c) повышение коэффициента пропускания в видимом диапазоне спектра для покрытия с малым коэффициентом излучения; (d) снижение коэффициента излучения покрытия с малым коэффициентом излучения по сравнению с формой непосредственно после осаждения до уровня, достаточного для разрушения взаимосвязи между излучательной способностью и снижением поверхностного сопротивления слоя.
[0074] Помимо характеристик, описанных в предшествующем пункте, в определенных примерах реализации каждый указанный слой на основе серебра может наноситься на и контактировать с соответствующим слоем с содержанием оксида цинка.
[0075] Помимо характеристик, описанных в любом из двух предшествующих пунктов, в определенных примерах реализации лазерные импульсы могут иметь продолжительность порядка единиц, десятков или сотен фемтосекунд.
[0076] Помимо характеристик, описанных в любом из трех предшествующих пунктов, в определенных примерах реализации стандартный коэффициент излучения покрытия с малым коэффициентом излучения может улучшаться хотя бы на 9% по сравнению с состоянием покрытия с малым коэффициентом излучения непосредственно после осаждения.
[0077] Помимо характеристик, описанных в любом из четырех предшествующих пунктов, в определенных примерах реализации лазерная обработка может осуществляться таким образом, чтобы способствовать хотя бы определенной степени повторной кристаллизации и (или) снижению количества границ зерен в отношении каждого из указанных слоев с содержанием серебра.
[0078] Помимо характеристик, описанных в любом из пяти предшествующих пунктов, в определенных примерах реализации лазерная обработка может быть атермальной по отношению хотя бы к слою или слоям на основе серебра.
[0079] В определенных примерах реализации предлагается изделие с покрытием, которое включает в себя: стеклянную подложку; а основой для осаждаемого распылением покрытия с малым коэффициентом излучения служит стеклянная подложка, при этом покрытие с низким коэффициентом излучения содержит хотя бы один слой на основе серебра поверх и в контакте со слоем с содержанием оксида цинка. Покрытие с малым коэффициентом излучения подвергается обработке с использованием субпикосекундных лазерных импульсов, которые имеют плотность энергии не менее 50 кВт/см2 для того, чтобы удалять вакансии в слое или слоях на основе серебра и двойниковые границы зерен между слоем или слоями на основе серебра и прилегающим нижним слоем или слоями с содержанием оксида цинка. Покрытие с малым коэффициентом излучения после лазерной обработки имеет коэффициент излучения ниже 0,02.
[0080] Помимо характеристик, описанных в любом из предшествующих пунктов, в определенных примерах реализации изделие с покрытием может подвергаться термообработке при наличии на нем покрытия с малым коэффициентом излучения.
[0081] Помимо характеристик, описанных в любом из двух предшествующих пунктов, в определенных примерах реализации стеклянная подложка может изготавливаться из кальциево-натриевого стекла.
[0082] Помимо характеристик, описанных в любом из трех предшествующих пунктов, в определенных примерах реализации покрытие с малым коэффициентом излучения может содержать хотя бы первый и второй слои на основе серебра.
[0083] Помимо характеристик, описанных в любом из четырех предшествующих пунктов, в определенных примерах реализации слой или слои с содержанием цинка может также содержать олово.
[0084] В определенных примерах реализации предлагается блок изоляционного стеклопакета. Он может включать в себя изделие с покрытием из любого из пяти предшествующих пунктов; подложку; и систему дистанционирующих элементов вокруг периферических кромок подложки, которые помогают поддерживать изделие с покрытием и подложку в фактически параллельном состоянии с разделением относительно друг друга.
[0085] Хотя изобретение было описано исходя из того, что на настоящий момент считается самым практически целесообразным и предпочтительным примером реализации, необходимо понимать, что изобретение не должно ограничиваться раскрытым примером реализации и (или) методами осаждения, но, напротив, призвано охватить различные модификации и аналогичные компоновки, которые по существу и объему включаются в прилагаемые пункты формулы изобретения.
1. Изделие в виде стекла с покрытием с низким коэффициентом излучения, включающее стеклянную подложку и нанесенное на нее распылением покрытие с низким коэффициентом излучения, при этом покрытие с низким коэффициентом излучения содержит по меньшей мере один слой на основе серебра поверх и в контакте со слоем, содержащим оксид цинка, при этом покрытие с низким коэффициентом излучения подвергнуто воздействию с использованием субпикосекундных лазерных импульсов, которые имеют плотность энергии не менее 50 кВт/см2 для уменьшения количества вакансий в слое или слоях на основе серебра и уменьшения количества двойниковых границ зерен между слоем на основе серебра и прилегающим нижним слоем, содержащим оксид цинка, и при этом слой на основе серебра после лазерного воздействия имеет размер частиц Ag(111) по меньшей мере 13,2 нм при измерении посредством дифракции рентгеновского излучения (XRD).
2. Изделие по п. 1, которое выполнено с возможностью термообработки.
3. Изделие по п. 1 или 2, в котором стеклянная подложка изготовлена из кальциево-натриевого стекла.
4. Изделие по любому из пп. 1–3, в котором покрытие с низким коэффициентом излучения содержит по меньшей мере первый и второй слои на основе серебра.
5. Изделие по любому из пп. 1–4, в котором слой или слои, содержащие оксид цинка, дополнительно содержат олово.
6. Изоляционный стеклопакет, который включает изделие в виде стекла с покрытием с низким коэффициентом излучения по любому из пп. 1–5, подложку и систему дистанционирующих элементов вокруг периферических кромок подложки, которые обеспечивают поддержку изделия с покрытием и подложки в параллельном состоянии с разделением относительно друг друга.
7. Устройство для изготовления изделия в виде стекла с покрытием с низким коэффициентом излучения, включающего стеклянную подложку и нанесенное на нее распылением покрытие с низким коэффициентом излучения, при этом покрытие с низким коэффициентом излучения содержит по меньшей мере один слой на основе серебра поверх и в контакте со слоем, содержащим оксид цинка, при этом устройство содержит субпикосекундный лазер, выполненный с возможностью лазерного воздействия на покрытие с низким коэффициентом излучения с использованием субпикосекундных лазерных импульсов, которые имеют плотность энергии не менее 50 кВт/см2 для уменьшения количества вакансий в слое или слоях на основе серебра и уменьшения количества двойниковых границ зерен между слоем на основе серебра и прилегающим нижним слоем, содержащим оксид цинка, при этом слой на основе серебра после лазерного воздействия имеет размер частиц Ag(111) по меньшей мере 13,2 нм при измерении посредством дифракции рентгеновского излучения (XRD).
