JPH0588005A - 二酸化珪素薄膜 - Google Patents

二酸化珪素薄膜

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JPH0588005A
JPH0588005A JP3251466A JP25146691A JPH0588005A JP H0588005 A JPH0588005 A JP H0588005A JP 3251466 A JP3251466 A JP 3251466A JP 25146691 A JP25146691 A JP 25146691A JP H0588005 A JPH0588005 A JP H0588005A
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silicon dioxide
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誠 後藤
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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。

Description

【発明の詳細な説明】
【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。
【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。
【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。
【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 3 )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
2 薄膜はAl2 3 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
2 薄膜の代りにAl2 3 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
2 3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 3 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 3 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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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
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。
【0015】図3に示すように、Al2 3 保護膜と比
較し、添加されるSnの量が0.3重量%のSiO2
膜2 の保護膜は、Al2 3 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
2 保護膜は、0.5重量%でAl2 3 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 3 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。
【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。
【0019】図3および図4から明らかなように、Si
2 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。
【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。
【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。
【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。
【0024】表1にSnを3重量%含有したSiO2
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 3 を低屈折率物質としたTiO
2 /Al2 3 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 /Al23 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。
【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 3 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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【図面の簡単な説明】
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【図7】TiO2 /SiO2 交互層の分光透過率特性を
示す曲線図である。
【図8】TiO2 /Al2 3 交互層の分光透過率特性
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。
【図10】従来のSiO2 保護膜とAl2 3 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。
【符号の説明】
1 …基板 2 …SiO2 薄膜 3 …反射基板(基板) 6 …多層膜

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  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。
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