JPS6314323B2 - - Google Patents

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JPS6314323B2
JPS6314323B2 JP54501630A JP50163079A JPS6314323B2 JP S6314323 B2 JPS6314323 B2 JP S6314323B2 JP 54501630 A JP54501630 A JP 54501630A JP 50163079 A JP50163079 A JP 50163079A JP S6314323 B2 JPS6314323 B2 JP S6314323B2
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torr
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Jon Shii Shii Fuan
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Massachusetts Institute of Technology
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Massachusetts Institute of Technology
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/0021Reactive sputtering or evaporation
    • C23C14/0036Reactive sputtering
    • C23C14/0042Controlling partial pressure or flow rate of reactive or inert gases with feedback of measurements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29DPRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D11/00Producing optical elements, e.g. lenses or prisms
    • B29D11/00596Mirrors
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C23C14/0021Reactive sputtering or evaporation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S80/00Details, accessories or component parts of solar heat collectors not provided for in groups F24S10/00-F24S70/00
    • F24S80/50Elements for transmitting incoming solar rays and preventing outgoing heat radiation; Transparent coverings
    • F24S80/52Elements for transmitting incoming solar rays and preventing outgoing heat radiation; Transparent coverings characterised by the material
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Description

技術分野 本発明は可視線を透過し、赤外線を反射するた
めの透明なヒートミラー(heat mirror)の分野
にあり、更に詳しくいえば例えば可撓性の重合体
フイルムのような重合体の基体上の透過性のヒー
トミラーに関する。
背景技術 透明なヒートミラーはスペクトル的に選択的な
コーチングの一種である。このヒートミラーは、
可視線の高い透過率および赤外線の高い反射能
(reflectivity)を持つことができる光学的性質を
有している。このような透明なヒートミラーは、
太陽エネルギーの収集における潜在的な用途を伴
う透明な熱線シールド、窓の絶縁等々の重要な用
途がある。
透明なヒートミラーをつくるのに提案された材
料の一種としてスズをドープした酸化インジウム
のフイルムがある。例えばFan,J.C.C.および
Bachner F.J.著Applied Optics Vol.15、No.4、
1976年4月発行、1012〜1017頁、Fan,J.C.C.、
Bachner、F.J.およびFoley、G.H.著Applied
Physics Letters,Vol.31、No.11、1977年12月発
行、773〜775頁およびFan,J.C.C.および
Bachner、F.J.著J.Electrochem.Soc.:Solid−
State Science and Technology、Vol.122、No.
12、1975年12月発行、1719〜1725頁を参照のこ
と。
上記刊行物により証拠立てられているように、
透明なヒートミラーとして有用にするのに充分な
光学的性質を有する、スズをドープした酸化イン
ジウムのフイルムがつくられてきた。しかしなが
ら、そのようなフイルムは典型的には付着処理中
の基体の温度が、ほとんどの重合体フイルムの耐
熱性を超える必要があつたり、あるいはアニーリ
ングのような後処理を必要とし、またほとんどの
重合体フイルムを許容できる温度を超える必要が
あつた。このフイルムに関するほとんど総ての今
迄の操作は高周波ダイオードスパツタリングを含
み、それはあまりにも多くの内部加熱を有し、ま
た最も入手可能な重合体の基体については電子衝
撃処理を含んでいた。重合体のフイルム上で良好
な波長選択性をもつスズをドープした酸化インジ
ウムのフイルムを得ることに対する上記障害は当
業で知られていた。例えばFan,J.C.C.著Solid−
State Chemistry of Energy Conversion and
Storage、Advance in Chemistry Series 163、
アメリカ化学学会1977年刊149〜164頁および
Sobajima et al、Proc.6th International
Vacuum Congress、1974、Japan J.Appl.Phys.
Suppl.2、Pt.1 1974年刊、475〜478頁を参照のこ
と。
本発明の開示 本発明は一般に可視線に対し高い透過率を有し
かつまた赤外線に対し高い反射能を有するスズを
ドープした酸化インジウムフイルムおよびアンチ
モンをドープした酸化スズフイルムを例えば可撓
性重合体フイルムのような重合体基体上に生成さ
せることに関する。
そのようなフイルムは低温付着法を用いること
によりまた付着処理中の酸素分圧を注意深く制御
することにより重合体フイルム上にうまく生成さ
せることができる。
例えば一例ではイオンビームスパツタリング法
を用いてスズをドープした酸化インジウムのフイ
ルムを付着する。なぜならその付着処理は多くの
重合体フイルムにより許容できる温度を超える温
度に基体を加熱することがないからである。酸化
インジウムとスズまたは酸化スズとの混合物を含
むターゲツト源にアルゴンイオンを当ててターゲ
ツト源から原子を放出させる。この付着処理中充
分な酸素をスパツタリング室に入れて室内の分圧
を約2×10-5トル〜約5×10-5トルの水準に保持
する。
本発明はフイルムの品質を改良するための後付
着処理を何ら必要とせずに低温で高品質透明熱反
射フイルムを付着させることができる。このよう
に、重合体の基体上にスズをドープした酸化イン
ジウムおよびアンチモンをドープした酸化スズフ
イルムから透明なヒートミラーを作成できる。こ
のことはこれらの物質からつくられた透明ヒート
ミラーの有用な用途が劇的に増大する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による透明ヒートミラーをつく
るのに適したイオンビームスパツタリング装置の
模式図である。
第2図は酸素分圧対アルゴンイオンを用いるイ
オンビームスパツタリング方法においてつくられ
たフイルムの固有抵抗のプロツトである。
第3図は酸素分圧対同じイオンビームスパツタ
リング方法において得られたフイルムについて
10μmでの有効反射能のプロツトである。そして 第4図は酸素分圧対同じイオンビームスパツタ
リング方法で得られたフイルムの積算透過率のプ
ロツトである。
本発明の最良の実施態様 本発明の好ましい態様は特に図面を参照しなが
ら詳細に説明できる。
第1図はイオンビームスパツタリング装置の模
式図である。例えばCommonwealth Scientific
Corp.、バージニア州、アレクサンドリア、ある
いはJon Tech、Inc、コロラド州Ft.コリンズに
より販売されているイオンビーム銃10を用意
し、例えばアルゴンのようなガスをイオン化し、
これを銃の室に供給する。アルゴンイオンをエク
ストラクターの電圧により加速し、グリツド12
によりターゲツトに指向させる。このアルゴンイ
オンの流れは、例えば酸化インジウムおよび酸化
スズのような付着せんとする物質の水冷されたタ
ーゲツト源14に当る。ターゲツト源14を冷却
して過熱を防ぐ。これは裏側にウオータージヤケ
ツトを設けることにより行うことができる。被覆
すべき重合体フイルム16を回転する円盤基体の
プラツトフオーム18上に取り付ける。
酸素分圧は、例えばUTI、カリフオルニア州
サニーヴエイルによりModelNo.100Nsyのという
名で市販されているような残留ガス分析装置20
により付着室においてモニターできる。残留ガス
分析装置20はサンプリング室22に付いてお
り、室自体のポンプステーシヨン24を有し、こ
のステーシヨンは毛細管リークを通じて主スパツ
タリング室と連絡している。酸素供給ライン26
を通じて酸素導入し室内の酸素分圧を所望水準に
保つ。
第2図は第1図の装置においてマイラー、ポリ
エチレンテレフタレートのフイルム上に付着させ
たフイルムについての固有抵抗を示している。そ
こから分るように、固有抵抗は約5×10-5トル
(Torr)以下の酸素分圧についてほゞ一定である
が、その後急速に上昇する。
この固有抵抗の増加は通常赤外における反射能
(自由電子の効果による)は下げることを意味す
る。第3図はこの結果を確認するものである。そ
こでは10ミクロメートルにおける反射能は、約5
×10-5トル以下の酸素分圧で得たフイルム(約
0.5μm厚)について約84%であるが、しかしより
高い酸素分圧については減少することが分る。赤
外線の測定を積算球(integrating spheres)を
用いるギエル ダンケル(Gier Dunkel)反射計
で行ない、室温の黒体からの法線に近い入射線で
の積算反射能を測定した。そこでは放射は10ミク
ロンでピークである。
第4図は0.5μm厚のスズをドープした酸化イン
ジウムフイルムの、0.45〜0.80ミクロン範囲の波
長での積算光透過率を酸素分圧の関数として説明
している。低い分圧では透明性は全く低く、フイ
ルムは暗色となつた。分圧を増大させると、透明
性は最初は急速に増加して3×10-5トルで80%を
超え、次いでより高い分圧について90%以上で一
定となつた。透過率は基体の影響を除いてプロツ
トした。0.5μm厚のフイルムについてこれらの測
定をしたけれども、このフイルムの10μmでの赤
外反射能はフイルムが0.3μm以上の厚みである限
り、フイルムの厚みには全く感じない。もちろ
ん、フイルムがより薄くなると、可視透過率は増
大する。
これらのことから、良い透明な熱反射性を有す
る、スズをドープした酸化インジウムのフイルム
は、もし分圧が約2×10-5〜約5×10-5に保持さ
れるならばイオンビームスパツタリング方法でつ
くれることが分る。記載された実験は約200Å/
分の付着速度で行つた。100Å/分の付着速度で
行つた。100Å/分〜400Å/分の他の速度での初
めての実験は酸素分圧の有効範囲は付着速度で若
干変わることを示している。例えば100Å/分の
付着速度では酸素分圧の有効範囲は約1.0×10-5
〜4×10-5トルであり、400Å/分の速度では有
効範囲は3×10-5〜6×10-5トルであつた。
一般に良質フイルムについての酸素窓は非常に
狭く、付着条件に若干敏感である。約200Å/分
の付着速度ではこの窓は約2×10-5〜約5×10-5
トルである。より低い付着速度では酸素窓はより
低い酸素分圧の方に僅かに移行し、一方より高い
付着速度ではより高い方へ僅かに移行する。
イオンビームスパツタリング法を特に記載して
きたけれども、いずれの付着方法でももし基体の
温度を重合体の基体が許容できる温度以上に上昇
させないのであれば適している。
イオンビームスパツタリングで得られた性質に
匹敵する性質を有する高品質の透明な熱反射フイ
ルムは、酸化インジウムと酸化スズの混合物を入
れたタンタルと白金のボートからスズをドープし
た酸化インジウムの熱蒸発により付着された。こ
の場合酸素分圧は200Å/分の付着速度で約4〜
5×10-5トルに保持された。酸素は、フイルムの
品質を最も良くコントロールするために蒸発ボー
トの直ぐ上にある空間に向けたノズルジエツトを
通して真空装置に供給された。後付着アニーリン
グは必要でなかつた。
他の低温方法はマグネトロスパツタリング、ト
リオードスパツタリングおよびある真空付着法を
含み、それらは基体の過熱あるいは電子衝撃を起
さないものである。
特定の重合体の基体を選ぶことはもちろん厳密
な用途に拠つている。フイルムのいくつかの例は
マイラーポリエチレンテレフタレート、レキサン
ポリカーボネート、カプトンポリイミドおよび
FEPテフロンである。
上記の実験操作はスズをドープした酸化インジ
ウムについて行われたけれども、アンチモンをド
ープした酸化スズフイルムも上記の技術により重
合体の基体上に低温で付着させることができる。
これらは好ましい物質である。しかし更に自由電
荷を担持するものであるいずれのドープ剤も使用
できる。例えばIn2O3の場合にはドーパントは
Sn、Ge、SiまたはSbとすることができる。ドー
ピングはまた酸素不足でも行うことができる。
SnO2の場合には、適当なドーパントの例はSbま
たはBiである。
工業的用途 本発明の工業的用途は透明なヒートミラーを重
合体材料の上につくることである。
均等物 当業者であれば上記の本発明の特定の態様と均
等なものが多くあることを認めるだろう。そのよ
うな均等なものは本発明の一部であり、請求の範
囲に入ることは意図するところである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ドープされた酸化インジウムまたはドープさ
    れた酸化スズのフイルムを基体上に付着させるこ
    とによつて透明なヒートミラーを製造する方法に
    おいて、上記付着処理は低温で重合体の基体上
    に、スパツタリング、熱蒸発、真空蒸着または電
    子衝撃により付着させることからなり、付着中、
    太陽の可視スペクトルに対して高い透過性を有
    し、赤外スペクトルに対して高い反射性を有する
    上記物質のフイルムを直接生成する範囲内の酸素
    分圧を用いることを特徴とする、透明なヒートミ
    ラーの製造方法。 2 酸素分圧は約1×10-5トル〜約6×10-5トル
    である、特許請求の範囲第1項に記載の方法。 3 上記物質はスズをドープした酸化インジウム
    またはアンチモンをドープした酸化スズからな
    る、特許請求の範囲第1項または第2項に記載の
    方法。 4 酸素分圧は約5×10-5トルより低い、特許請
    求の範囲第3項に記載の方法。 5 (イ)イオンビームスパツタリング室に酸化イン
    ジウムおよび酸化スズまたはスズのターゲツト源
    を用意し、(ロ)スズでドープされた酸化インジウム
    の付着が行われる上記イオンビームスパツタリン
    グ室内の位置に重合体の基体を取り付け、(ハ)上記
    ターゲツト源に十分にイオンを衝突させてターゲ
    ツト源物質を追い出すことからなる、特許請求の
    範囲第1項または第2項に記載の方法。 6 衝突するイオンはアルゴンイオンである、特
    許請求の範囲第5項に記載の方法。 7 重合体の基体は重合体のフイルムである、特
    許請求の範囲第1項〜第6項のいずれか1項に記
    載の方法。 8 重合体の基体はポリエチレンテレフタレート
    のフイルムからなる、特許請求の範囲第1項〜第
    7項のいずれか1項に記載の方法。
JP54501630A 1978-09-27 1979-09-13 Expired JPS6314323B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US94626478A 1978-09-27 1978-09-27
US06/059,794 US4248687A (en) 1979-07-23 1979-07-23 Method of forming transparent heat mirrors on polymeric substrates

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS55500725A JPS55500725A (ja) 1980-10-02
JPS6314323B2 true JPS6314323B2 (ja) 1988-03-30

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ID=26739186

Family Applications (1)

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JP54501630A Expired JPS6314323B2 (ja) 1978-09-27 1979-09-13

Country Status (4)

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EP (1) EP0020456B1 (ja)
JP (1) JPS6314323B2 (ja)
DE (1) DE2967638D1 (ja)
WO (1) WO1980000713A1 (ja)

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WO1980000713A1 (en) 1980-04-17
DE2967638D1 (en) 1987-01-15
JPS55500725A (ja) 1980-10-02
EP0020456A1 (en) 1981-01-07
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