JPH0588005A - 二酸化珪素薄膜 - Google Patents
二酸化珪素薄膜Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 二酸化珪素自体の屈折率に変化を与えること
なく、高温・高湿に対する耐久性を向上する。 【構成】 基板を被覆する低屈折率物質として金属スズ
0.5〜10重量%含有の二酸化珪素を使用した構成と
する。このように構成することにより、二酸化珪素薄膜
の屈折率に変化を与えることなく、二酸化珪素薄膜の耐
久性が格段に向上され、また、二酸化珪素薄膜は光学的
薄膜としても適合する。
なく、高温・高湿に対する耐久性を向上する。 【構成】 基板を被覆する低屈折率物質として金属スズ
0.5〜10重量%含有の二酸化珪素を使用した構成と
する。このように構成することにより、二酸化珪素薄膜
の屈折率に変化を与えることなく、二酸化珪素薄膜の耐
久性が格段に向上され、また、二酸化珪素薄膜は光学的
薄膜としても適合する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、反射鏡などの基板を被
覆する二酸化珪素薄膜に関する。
覆する二酸化珪素薄膜に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、二酸化珪素(SiO2 )薄膜
は、アルミニウムを反射面とした基板の保護膜や光学的
多層膜における低屈折率物質として幅広く使用されてい
る。そして、このSiO2 薄膜を、例えばアルミ鏡の保
護膜として被着させる場合、主として真空蒸着法が採用
され、その蒸着手段として電子ビーム加熱による直接蒸
着、または酸素雰囲気中における抵抗加熱による反応蒸
着などがある。
は、アルミニウムを反射面とした基板の保護膜や光学的
多層膜における低屈折率物質として幅広く使用されてい
る。そして、このSiO2 薄膜を、例えばアルミ鏡の保
護膜として被着させる場合、主として真空蒸着法が採用
され、その蒸着手段として電子ビーム加熱による直接蒸
着、または酸素雰囲気中における抵抗加熱による反応蒸
着などがある。
【0003】ところが、上記手段によって成膜されるS
iO2 薄膜は、いずれも以下に示す欠点を有している。
iO2 薄膜は、いずれも以下に示す欠点を有している。
【0004】すなわち、図10に示すように、アルミ鏡
面上に0.2μmのSiO2 の保護膜を被着させたもの
と、同じく0.2μmの酸化アルミニウム(Al
2 O3 )薄膜の保護膜を被着させたものとを高温・高湿
(温度50℃、湿度90%)の雰囲気中に放置した場
合、両薄膜の最高反射率の変化から明らかなようにSi
O2 薄膜はAl2 O3 薄膜に比較して耐湿性に極めて劣
ることが判る。したがって、単なる保護膜としてはSi
O2 薄膜の代りにAl2 O3 薄膜を使用することが一応
の改善策として考えられる。
面上に0.2μmのSiO2 の保護膜を被着させたもの
と、同じく0.2μmの酸化アルミニウム(Al
2 O3 )薄膜の保護膜を被着させたものとを高温・高湿
(温度50℃、湿度90%)の雰囲気中に放置した場
合、両薄膜の最高反射率の変化から明らかなようにSi
O2 薄膜はAl2 O3 薄膜に比較して耐湿性に極めて劣
ることが判る。したがって、単なる保護膜としてはSi
O2 薄膜の代りにAl2 O3 薄膜を使用することが一応
の改善策として考えられる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記A
l2 O3薄膜を低屈折率物質として光学薄膜(特に、コ
ールドミラーやバンドパスフィルタなど)に使用する場
合、Al2 O3 の屈折率が1.63とSiO2 の1.4
6に比べてかなり高いため、同じ層数の多層膜であって
もSiO2 を含む多層膜と比較して反射域の幅・反射率
の低下を招く欠点を有している。
l2 O3薄膜を低屈折率物質として光学薄膜(特に、コ
ールドミラーやバンドパスフィルタなど)に使用する場
合、Al2 O3 の屈折率が1.63とSiO2 の1.4
6に比べてかなり高いため、同じ層数の多層膜であって
もSiO2 を含む多層膜と比較して反射域の幅・反射率
の低下を招く欠点を有している。
【0006】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、SiO2 薄膜の屈折率に変化を与えることなく、し
かもAl2 O3 薄膜と同程度以上の高温・高湿に対する
耐久性を備えている二酸化珪素薄膜を提供することを目
的とする。
で、SiO2 薄膜の屈折率に変化を与えることなく、し
かもAl2 O3 薄膜と同程度以上の高温・高湿に対する
耐久性を備えている二酸化珪素薄膜を提供することを目
的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、基板を被覆する低屈折率物質として金属
スズ0.5〜10重量%含有の二酸化珪素を使用したこ
とを特徴とする。
成するために、基板を被覆する低屈折率物質として金属
スズ0.5〜10重量%含有の二酸化珪素を使用したこ
とを特徴とする。
【0008】
【作用】本発明は上記のように構成したので、二酸化珪
素薄膜の屈折率に変化を与えることなく、二酸化珪素薄
膜の耐久性が格段に向上される。
素薄膜の屈折率に変化を与えることなく、二酸化珪素薄
膜の耐久性が格段に向上される。
【0009】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。
する。
【0010】まず、図1に示すように、アルミ鏡面から
なる基板1 に低屈折率物質としての二酸化珪素(SiO
2 )に金属スズ(Sn)を混合して被着し、その薄膜2
の屈折率について調べた。図2は、SiO2とSnとの
混合重量比と、それに対応するSiO2 薄膜2 の屈折率
を示しており、薄膜2 は真空蒸着法により以下に示す蒸
着条件で成膜した。
なる基板1 に低屈折率物質としての二酸化珪素(SiO
2 )に金属スズ(Sn)を混合して被着し、その薄膜2
の屈折率について調べた。図2は、SiO2とSnとの
混合重量比と、それに対応するSiO2 薄膜2 の屈折率
を示しており、薄膜2 は真空蒸着法により以下に示す蒸
着条件で成膜した。
【0011】(1) 真空度 1×10-4〜5×10-4To
rr(1.3 〜 6.7×10-2Pa) (2) 基板温度 250〜300℃ (3) 蒸発源 電子ビーム (4) 蒸発剤 SiO2 とSnの混合物。
rr(1.3 〜 6.7×10-2Pa) (2) 基板温度 250〜300℃ (3) 蒸発源 電子ビーム (4) 蒸発剤 SiO2 とSnの混合物。
【0012】また、上記蒸着法とは異なる2元蒸着法に
よっても容易に同様のSiO2 の薄膜2 の被着が行なわ
れる。
よっても容易に同様のSiO2 の薄膜2 の被着が行なわ
れる。
【0013】図2に示すように、Snを含有するSiO
2 の薄膜2は、添加物であるSnの添加量がSiO2 に
対し10重量%以下においてはSiO2 の屈折率1.4
6にほぼ等しい値を示し、屈折率に変化を与えないこと
が判明した。
2 の薄膜2は、添加物であるSnの添加量がSiO2 に
対し10重量%以下においてはSiO2 の屈折率1.4
6にほぼ等しい値を示し、屈折率に変化を与えないこと
が判明した。
【0014】続いて、Snの添加量が10重量%以下に
おけるSiO2 薄膜2 の高温・高湿の環境下の耐久性に
ついて評価し、図3に示す評価結果が得られた。すなわ
ち、図3は、アルミ鏡面からなる基板1 に0.2μmの
SiO2 薄膜2 (添加されるSnの量がそれぞれ0.
3、0.5、1、3、7、および10各重量%)の各保
護膜を成膜したアルミ鏡を高温・高湿(温度50℃、湿
度90%)の雰囲気中に放置した場合の膜の最高反射率
の変化を示すものである。
おけるSiO2 薄膜2 の高温・高湿の環境下の耐久性に
ついて評価し、図3に示す評価結果が得られた。すなわ
ち、図3は、アルミ鏡面からなる基板1 に0.2μmの
SiO2 薄膜2 (添加されるSnの量がそれぞれ0.
3、0.5、1、3、7、および10各重量%)の各保
護膜を成膜したアルミ鏡を高温・高湿(温度50℃、湿
度90%)の雰囲気中に放置した場合の膜の最高反射率
の変化を示すものである。
【0015】図3に示すように、Al2 O3 保護膜と比
較し、添加されるSnの量が0.3重量%のSiO2 薄
膜2 の保護膜は、Al2 O3 保護膜の250時間に対し
て、240時間で反射率が85%に低下して使用不可と
なり、また、Snの添加量が0.5〜10重量%のSi
O2 保護膜は、0.5重量%でAl2 O3 保護膜と同程
度の耐久性が得られ、かつ添加量の増量とともに耐久性
が増大することが判明した。
較し、添加されるSnの量が0.3重量%のSiO2 薄
膜2 の保護膜は、Al2 O3 保護膜の250時間に対し
て、240時間で反射率が85%に低下して使用不可と
なり、また、Snの添加量が0.5〜10重量%のSi
O2 保護膜は、0.5重量%でAl2 O3 保護膜と同程
度の耐久性が得られ、かつ添加量の増量とともに耐久性
が増大することが判明した。
【0016】したがって、Snの添加量が0.5重量%
未満の場合には、Al2 O3 保護膜と対比して、上記し
たように耐久性の低下が著しくなり、また10重量%を
上回る場合には屈折率が高くなり、光学的薄膜に使用す
る場合、反射域の幅・反射率の低下を招くこととなる。
このように、SiO2 薄膜2 へのSnの添加量として
は、0.5〜10重量%の添加量が好ましい。
未満の場合には、Al2 O3 保護膜と対比して、上記し
たように耐久性の低下が著しくなり、また10重量%を
上回る場合には屈折率が高くなり、光学的薄膜に使用す
る場合、反射域の幅・反射率の低下を招くこととなる。
このように、SiO2 薄膜2 へのSnの添加量として
は、0.5〜10重量%の添加量が好ましい。
【0017】また、アルミ鏡面からなる基板1 に0.2
μmのSiO2 薄膜2 に二酸化スズ(SnO2 )を添加
(添加されるSnO2 の量がそれぞれ1、5、10、お
よび15各重量%)した各保護膜を有するアルミ鏡を高
温・高湿(温度50℃、湿度90%)の雰囲気中に放置
した場合の膜の最高反射率の変化を図4に示す。ここ
で、SiO2 薄膜2 にSnO2 を添加した保護膜は真空
蒸着法により以下に示す蒸着条件で成膜した。
μmのSiO2 薄膜2 に二酸化スズ(SnO2 )を添加
(添加されるSnO2 の量がそれぞれ1、5、10、お
よび15各重量%)した各保護膜を有するアルミ鏡を高
温・高湿(温度50℃、湿度90%)の雰囲気中に放置
した場合の膜の最高反射率の変化を図4に示す。ここ
で、SiO2 薄膜2 にSnO2 を添加した保護膜は真空
蒸着法により以下に示す蒸着条件で成膜した。
【0018】(1) 真空度 1×10-4〜5×10-4To
rr(1.3 〜 6.7×10-2Pa) (2) 基板温度 250〜300℃ (3) 蒸発源 電子ビーム (4) 蒸発剤 SiO2 とSnO2 の混合物。
rr(1.3 〜 6.7×10-2Pa) (2) 基板温度 250〜300℃ (3) 蒸発源 電子ビーム (4) 蒸発剤 SiO2 とSnO2 の混合物。
【0019】図3および図4から明らかなように、Si
O2 薄膜2に金属スズ(Sn)を添加した保護膜が酸化
スズ(SnO2 )を添加した保護膜より耐久性に優れて
いることが判明した。これは酸化珪素(SiO2 )中に
残存する非架橋酸素の数を金属スズ(Sn)の方が酸化
スズ(SnO2 )より減少させることができ、化学的に
安定性を向上させるためと推測される。
O2 薄膜2に金属スズ(Sn)を添加した保護膜が酸化
スズ(SnO2 )を添加した保護膜より耐久性に優れて
いることが判明した。これは酸化珪素(SiO2 )中に
残存する非架橋酸素の数を金属スズ(Sn)の方が酸化
スズ(SnO2 )より減少させることができ、化学的に
安定性を向上させるためと推測される。
【0020】次に、Sn含有のSiO2 薄膜2 を低屈折
率物質として光学的薄膜、例えばコールドミラーにおけ
る多層膜に適用した例について、図5乃至図9を参照し
説明する。
率物質として光学的薄膜、例えばコールドミラーにおけ
る多層膜に適用した例について、図5乃至図9を参照し
説明する。
【0021】図5において、反射基板3 は、例えば硬質
ガラスからなるハロゲンランプ用反射鏡であり、その一
面を拡開させた回転放物状の凹部4 を有している。この
凹部4 の中心には光源となるハロゲンランプ5 が装着さ
れ、さらに凹部4 の内面上には可視光反射赤外線透過膜
である多層膜6 が被着されている。
ガラスからなるハロゲンランプ用反射鏡であり、その一
面を拡開させた回転放物状の凹部4 を有している。この
凹部4 の中心には光源となるハロゲンランプ5 が装着さ
れ、さらに凹部4 の内面上には可視光反射赤外線透過膜
である多層膜6 が被着されている。
【0022】上記多層膜6 は、Sn含有のSiO2 薄膜
2 を低屈折率物質とし、また二酸化チタン(TiO2 :
屈折率2.31)を高屈折率物質として、これらを交互
に17層積層して成膜したTiO2 /SiO2 交互層か
らなっている。この多層膜6は、真空蒸着法により以下
に示す蒸着条件で成膜した。
2 を低屈折率物質とし、また二酸化チタン(TiO2 :
屈折率2.31)を高屈折率物質として、これらを交互
に17層積層して成膜したTiO2 /SiO2 交互層か
らなっている。この多層膜6は、真空蒸着法により以下
に示す蒸着条件で成膜した。
【0023】(1) 真空度 1×10-4〜5×10-4To
rr(1.3 〜 6.7×10-2Pa) (2) 基板温度 250〜300℃ (3) 蒸発源 電子ビーム。
rr(1.3 〜 6.7×10-2Pa) (2) 基板温度 250〜300℃ (3) 蒸発源 電子ビーム。
【0024】表1にSnを3重量%含有したSiO2 に
よるTiO2 /SiO2 交互層、表2にSnを含まない
SiO2 によるTiO2 /SiO2 交互層、および表3
に比較例としてAl2 O3 を低屈折率物質としたTiO
2 /Al2 O3 交互層の膜構成をそれぞれ示す。これら
の交互膜は上記蒸着条件で成膜されており、これらの交
互膜の分光透過率特性を図6乃至図8に示す。
よるTiO2 /SiO2 交互層、表2にSnを含まない
SiO2 によるTiO2 /SiO2 交互層、および表3
に比較例としてAl2 O3 を低屈折率物質としたTiO
2 /Al2 O3 交互層の膜構成をそれぞれ示す。これら
の交互膜は上記蒸着条件で成膜されており、これらの交
互膜の分光透過率特性を図6乃至図8に示す。
【0025】
【表1】
【0026】
【表2】
【0027】
【表3】
【0028】図6乃至図8に示す分光透過率特性から明
らかなように、Snを3重量%含有したSiO2 による
TiO2 /SiO2 交互層の分光透過率特性は、Snを
含まないSiO2 によるTiO2 /SiO2 交互層やT
iO2 /Al2O3 交互層の分光透過率特性とほとんど
光学特性上は差異が認められない。したがって、Snを
含有したSiO2 薄膜を光学的薄膜として使用可能なこ
とが判明した。
らかなように、Snを3重量%含有したSiO2 による
TiO2 /SiO2 交互層の分光透過率特性は、Snを
含まないSiO2 によるTiO2 /SiO2 交互層やT
iO2 /Al2O3 交互層の分光透過率特性とほとんど
光学特性上は差異が認められない。したがって、Snを
含有したSiO2 薄膜を光学的薄膜として使用可能なこ
とが判明した。
【0029】また、上記膜構成の各交互層について、以
下の条件でサンシャインウェザーメータテストにより耐
久性の評価を行なった。
下の条件でサンシャインウェザーメータテストにより耐
久性の評価を行なった。
【0030】(1) 温度 63±3℃ (2) 水噴射条件 120分照射中に18分間。
【0031】上記サンシャインウェザーメータテストに
よる評価結果を図9に示すが、図9から明らかなよう
に、Snを含有させたSiO2 薄膜は、SiO2 単体の
薄膜やAl2 O3 薄膜に比べ高温・高湿に対する耐久性
が格段に向上することが認められた。
よる評価結果を図9に示すが、図9から明らかなよう
に、Snを含有させたSiO2 薄膜は、SiO2 単体の
薄膜やAl2 O3 薄膜に比べ高温・高湿に対する耐久性
が格段に向上することが認められた。
【0032】なお、上記実施例では、多層膜の形成方法
を真空蒸着法としたが、これに限らず、イオンプレーテ
ィング法、イオンアシスト法など他の形成方法でもよ
い。
を真空蒸着法としたが、これに限らず、イオンプレーテ
ィング法、イオンアシスト法など他の形成方法でもよ
い。
【0033】また、上記適用例では、多層膜をコールド
ミラーにおける可視光反射赤外線透過膜に適用した例に
ついて説明したが、これに限らず、例えばハロゲン電球
バルブの外面に形成され可視光を透過し赤外線をフィラ
メントに帰還させる可視光透過赤外線反射膜や特定波長
域の光を選択的に透過または反射させる干渉フィルタ膜
に適用してもよい。
ミラーにおける可視光反射赤外線透過膜に適用した例に
ついて説明したが、これに限らず、例えばハロゲン電球
バルブの外面に形成され可視光を透過し赤外線をフィラ
メントに帰還させる可視光透過赤外線反射膜や特定波長
域の光を選択的に透過または反射させる干渉フィルタ膜
に適用してもよい。
【0034】また、本発明は上記実施例に限定されるこ
となく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々
変形可能なことは勿論である。
となく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々
変形可能なことは勿論である。
【0035】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の二酸化珪
素薄膜によれば、基板を被覆する低屈折率物質として金
属スズ0.5〜10重量%含有の二酸化珪素を使用した
構成としたことにより、二酸化珪素自体の屈折率に変化
を与えることなく、耐久性を格段に向上することができ
る。
素薄膜によれば、基板を被覆する低屈折率物質として金
属スズ0.5〜10重量%含有の二酸化珪素を使用した
構成としたことにより、二酸化珪素自体の屈折率に変化
を与えることなく、耐久性を格段に向上することができ
る。
【0036】また、コールドミラーやバンドパスフィル
タなどに必要とする光学的特性が得られ、コールドミラ
ーやバンドパスフィルタなどの光学的薄膜としても十分
適合することができる。
タなどに必要とする光学的特性が得られ、コールドミラ
ーやバンドパスフィルタなどの光学的薄膜としても十分
適合することができる。
【図1】本発明の一実施例のアルミ鏡からなる基板を示
す断面図である。
す断面図である。
【図2】SiO2 に添加するSn混合比に対するSiO
2 薄膜の屈折率の変化を示す曲線図である。
2 薄膜の屈折率の変化を示す曲線図である。
【図3】Snを添加したSiO2 薄膜の高温・高湿環境
に放置による最高反射率を示す曲線図である。
に放置による最高反射率を示す曲線図である。
【図4】SnO2 を添加したSiO2 薄膜の高温・高湿
環境に放置による最高反射率を示す曲線図である。
環境に放置による最高反射率を示す曲線図である。
【図5】本発明を適用したコールドミラーを示す断面図
である。
である。
【図6】TiO2 /SiO2 +Sn(Sn:3重量%)
交互層の分光透過率特性を示す曲線図である。
交互層の分光透過率特性を示す曲線図である。
【図7】TiO2 /SiO2 交互層の分光透過率特性を
示す曲線図である。
示す曲線図である。
【図8】TiO2 /Al2 O3 交互層の分光透過率特性
を示す曲線図である。
を示す曲線図である。
【図9】表1乃至表3に示す膜構成の交互層に対するサ
ンシャインウェザーメータテストによる最高反射率を示
す曲線図である。
ンシャインウェザーメータテストによる最高反射率を示
す曲線図である。
【図10】従来のSiO2 保護膜とAl2 O3 保護膜と
の高温・高湿時における最高反射率の変化を示す曲線図
である。
の高温・高湿時における最高反射率の変化を示す曲線図
である。
1 …基板 2 …SiO2 薄膜 3 …反射基板(基板) 6 …多層膜
Claims (1)
- 【請求項1】 基板を被覆する低屈折率物質として金属
スズ0.5〜10重量%含有の二酸化珪素を使用したこ
とを特徴とする二酸化珪素薄膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3251466A JP2754516B2 (ja) | 1991-09-30 | 1991-09-30 | 二酸化珪素薄膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3251466A JP2754516B2 (ja) | 1991-09-30 | 1991-09-30 | 二酸化珪素薄膜 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0588005A true JPH0588005A (ja) | 1993-04-09 |
| JP2754516B2 JP2754516B2 (ja) | 1998-05-20 |
Family
ID=17223238
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3251466A Expired - Lifetime JP2754516B2 (ja) | 1991-09-30 | 1991-09-30 | 二酸化珪素薄膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2754516B2 (ja) |
-
1991
- 1991-09-30 JP JP3251466A patent/JP2754516B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2754516B2 (ja) | 1998-05-20 |
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