專利名稱：氧化鉿或氧化鋯鍍層的制作方法
氧化鉿或氧化鋯鍍層本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1的上位概念的由含鉿或鋯的氧化物組成的鍍層。本發(fā)明還涉及具有含鉿或鋯氧化物組成的鍍層的光學元件，和用于制造鍍層或光學元件的方法。應用氧化鉿或氧化鋯作為用于光學元件的鍍層材料是已知的。例如，氧化鉿相對于其它鍍層材料顯示出在可見光光譜范圍(在λ = 550η時η = 2. 08)和紫外光范圍(當 λ = 250nm時η = 2· 35)的高折射率，以及其(當λ = 220nm時，自吸收端的)在可見光光譜和紫外光范圍內(nèi)的高透明度。因此，氧化鉿作為鍍層材料應用尤其適用于具有低反射率和高透射性的光學組件，諸如用于鏡子，例如激光鏡。氧化鋯有類似的特性。借助離子束濺射制備氧化鉿和氧化鋯鍍層是已知的。用這種方法可以制造具有低吸收和散射的高質(zhì)量鍍層，雖然僅以< 0. lnm/s的相對低的生長率實現(xiàn)沉積。此外，借助離子束濺射沉積的鍍層具有高的內(nèi)應力(> 1000MPa)。此外，已知通過磁控管濺射沉積氧化鉿和氧化鋯鍍層。該方法雖然實現(xiàn)了> 0. 4nm/s的高生長率，但是生成的鍍層就吸收和散射而言僅顯示一般的質(zhì)量，并且還具有1000至2000MPa的高內(nèi)應力。由此上述兩種方法都生成具有高內(nèi)應力的鍍層。通過這樣的高內(nèi)應力形成的力——分別根據(jù)基片材料——會導致基片表面變形，并由此導致?lián)p害經(jīng)鍍層的光學元件的光學特性。另外，高內(nèi)應力會損害或不損害基片材料的鍍層脫落。從DE 689 28 474 T2中已知一種無定形氧化膜，其含有硅和至少一種選自Zr、 Ti、Hf、Sn、Ta和h的金屬。這種氧化膜應該具有出色的抗劃性、耐磨性和化學耐久性。因此其用于需要高耐久性的對象表面，例如作為保護層用于保溫杯上。此外，它可以作為漫射阻礙用于薄板玻璃。由此在DE 68928 474 T2中描述的用途顯示一種會在可見光范圍具有高透光性的鍍層；該文章沒有闡述其在紫外光范圍的特性。因此本發(fā)明的任務(wù)是，提供一種從可見光至近紫外光范圍(即至波長230nm)光譜范圍中，具有盡可能高的折射率以及良好的光學特性(特別是低吸收和散射)和盡可能低的內(nèi)應力的鍍層。此外，本發(fā)明的任務(wù)還有，這種鍍層以及設(shè)置了這種鍍層的光學元件，和提出制備這種鍍層的方法。所述任務(wù)將通過獨立權(quán)利要求的特征來實現(xiàn)。有利的方案是從屬權(quán)利要求的主題。下面僅仔細研究根據(jù)本發(fā)明的具有氧化鉿以及硅的混合物(HfxSiyOz)的鍍層。相同的理論適用于具有氧化鋯以及硅的混合物(ZrxSiyOz)的鍍層，因此不再贅述。于是，鍍層由氧化鉿以及硅的混合物以lat-%至lOat-%的量組成，其中，at-% 是指一種元素量的比例在總量中的原子百分比。氧化鉿在可見光至近紫外光光譜范圍內(nèi)具有η > 2高折射率。所述硅的混合物降低折射率，因此應該降低該硅的混合物的量。然而令人驚訝的是，這種少量的硅的混合物已經(jīng)足可以使鍍層的內(nèi)應力顯著地降低。優(yōu)選地，所述鍍層具有0含量為65at-%至68at-%，且使得鍍層直至紫外光范圍僅有微小的光學損失。
此外還顯示的是，通過少量的硅的混合物可以改進氧化鉿層的光學特性在硅含量為lat%至3at%時，HfxSiyOz鍍層比純氧化鉿具有更低的吸收。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的鍍層具有l(wèi)OOMI^a至SOOMPa的內(nèi)層應力(壓應力)，其中，
優(yōu)選的在波長^Onm時折射率大于1. 9，和/或在波長M2nm時具有消光率@的值小于 3*10_3，其中，優(yōu)選地Si含量為優(yōu)選地，內(nèi)層應力小于300MPa。在此消光率
權(quán)利要求
1.一種由含有鉿或鋯的氧化物組成的鍍層(3，3’)，其特征在于，所述含有鉿或鋯的氧化物的硅含量(y)為lat-%至10at-%，特別是1. 5at-%M 3at-%0
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍍層(3，3’)，其特征在于，所述鍍層(3，3')具有以65at-% 至68at_%氧含量(ζ)和以lat-%至10at-%硅含量(y)為組分的HfxSiyOz或&xSiy0z。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鍍層(3，3’)，其特征在于，所述鍍層(3，3’)具有組分 HfsSiyO66 7 或 ZrjiSiyO66 66。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鍍層(3，3’)，其特征在于，所述鍍層(3，3’)具有組分 7r Si Oz^1 30. 83012. 5W66. 66°
5.一種具有基片(2)和涂鍍在基片(2)上的由含有鉿或鋯的氧化物(HfxSiyOz或 ZrxSiyOz)組成的鍍層C3)的光學元件(1)，其特征在于，所述含有鉿或鋯的氧化物(HfxSiyOz 或 ZrxSiyOz)的硅含量(y)為 lat-%至 10at-%，特別是 1. 5at-%M 3at-%0
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光學元件(1)，其特征在于，所述氧含量(ζ)為至 68at-%。
7.一種具有基片(2)和涂鍍在基片(2)上的多層系統(tǒng)(5)的光學元件(1’)，其中所述多層系統(tǒng)(5)包括至少一層由含有鉿或鋯的氧化物(HfxSiyOz或^xSiyOz)組成的鍍層 (3’)，其特征在于，所述含有鉿或鋯的氧化物(HfxSiyOz或^xSiyOz)的硅含量(y)為lat-% 至 10at-%o
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光學元件(1)，其特征在于，所述氧含量(ζ)為至 68at-%。
9.根據(jù)權(quán)利要求5至8中任一項所述的光學元件(1，1’)，其特征在于，所述基片(2)由石英組成。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的光學元件(1，1’)，其特征在于，所述鍍層(3)或可能的多層系統(tǒng)的層的應力小于800MPa，優(yōu)選地小于300MPa，更優(yōu)選地小于lOOMPa。
11.一種制備根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的鍍層的方法，其特征在于，借助磁控管濺射來制備所述由含有鉿或鋯的氧化物(HfxSiyOz或^xSiyOz)組成的鍍層(3)。
12.—種制備根據(jù)權(quán)利要求5至10中任一項所述的光學元件(1，1’)的方法，其特征在于，將所述由含有鉿或鋯的氧化物(HfxSiyOz或^xSiyOz)組成的鍍層C3)借助磁控管濺射涂鍍于基片(2)上。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的方法，其特征在于，鍍層(3)的制備是借助肚或& 以及Si的反應的共磁控管濺射來實現(xiàn)的。
14.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的方法，其特征在于，鍍層(3)的制備是借助HfSi或 ZrSi以及Si的反應的共磁控管濺射來實現(xiàn)的。
15.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的方法，其特征在于，鍍層(3)的制備是借助HfxSiyOz 或^xSiyOz以及Si反應的共磁控管濺射來實現(xiàn)的。
16.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的方法，其特征在于，鍍層(3)的制備是在使用含有Hf 或&以及Si的化合物靶的情況下借助反應的共磁控管濺射來實現(xiàn)的。
17.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的方法，其特征在于，鍍層(3)的制備在在使用導電的 HfxSiyOz或^xSiyOz化合物靶的情況下借助部分反應的共磁控管濺射來實現(xiàn)的。
18.根據(jù)權(quán)利要求11至17中任一項所述的方法，其特征在于，所述反應的或部分反應的磁控管濺射伴隨反應的原位等離子體處理進行。
19.根據(jù)權(quán)利要求11至18中任一項所述的方法，其特征在于，硅含量以這樣的方式來設(shè)定，以使鍍層C3)在具有低層應力和高折射率的同時，具有最小消光率。
20.根據(jù)權(quán)利要求5至10中任一項所述的光學元件(1)的用途，其特征在于，所述光學元件(1)作為激光鏡使用。
21.根據(jù)權(quán)利要求5至10中任一項所述的光學元件(1)的用途，其特征在于，所述光學元件(1)作為截止濾光片使用。
全文摘要
本發(fā)明涉及光學鍍層(3，3’)，所述鍍層在可見光區(qū)至近紫外光區(qū)(即，直到220nm的波長)的光譜范圍內(nèi)具有高折射率和良好的光學特性(即，低吸收和散射)以及低的內(nèi)應力。根據(jù)本發(fā)明的鍍層(3，31)由含有鉿或鋯的氧化物HfxSiyOz或ZrxSiyOz組成，其硅含量(y)為1at-％至10at-％，特別地為1.5at-％至3at-％。
文檔編號C23C14/08GK102264940SQ200980152495
公開日2011年11月30日 申請日期2009年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月31日
發(fā)明者M·謝勒 申請人:萊博德光學有限責任公司