NO833662L - Farvenoeytralt, solarselektivt varmerefleksjonssjikt for glasskiver - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår et spektralselektivt sjikt for isolasjonsglass, som er fremfor alt kjennetegnet av høy solgjennomslipplighet (energigevinst), lav K-verdi (varmegjennomgang) og høy fargenøytralitet. Ved siden av anvendelsen for energisparende vindu egner oppfinnelsen seg også for anvendelse ved såkalte solkollektorer, solfasader bl.a.

Ved varmeisolasjon av hus er fremfor alt vinduene det svak-este stedet. Doble vinduer medfører at mer enn 3 watt pr.

m 2 og grad temperaturforskjell går tapt, mens varmegjennom-gangstallet (K-verdi) for godt isolerende vegger ligger under 0,6.

Vindu forårsaker imidlertid ikke bare varmetap, men medfører ved riktig anordning, en betydelig energigevinst ved daglig innstråling - også om vinteren og ved skyet vær. Det er idag alminnelig anerkjent at vinduelementer utgjør en av de viktigste komponentene for passiv solenergiutnyttelse og det antas at denne erkjennelsen også i fremtiden vil vise seg enda sterkere ved tilsvarende arkitektmessige løs-ninger og byggtekniske løsninger. Boligenheter med store glassflater krever imidlertid en spesielt lav K-verdi -

om mulig sammenlignbar med mur - da ellers den fysiologiske utstrålingen og den forsterkede luftsirkulasjon fra den kalde glassveggen ikke lar det oppstå en behagelig følelse, og nytten av hevingen av romtemperaturnivået blir igjen opphevet.

Isolasjonsglass som idag er tilgjengelig, utnytter på ingen måte de fysikalske gitte mulighetene. Mens det de siste årene er blitt arbeidet intensivt på forbedring av varme-sperringen til vinduelementer og også blitt tilveiebragt hvis fremskritt er det ikke vært mulig å høyne solgjennom-slippligheten. Den ensidige betoningen av K-verdien har mer ført til en utvikling av varmerefleksjonssjikt, som har nedsatt den totale gjennomslipplighet. Angivelsene til fremstilleren begrenser seg derfor oftest til (maksi- malt) gjennomsnittligheten ved en bestemt bølgelengde innenfor det siktbare området. De vanlig tilgjengelige gullbe-lagte glassene med to glass, har en solgjennomslipplighet fra kun knapt 50%. Dessuten viser tynne gullsjikt tydelige fargeeffekter, som allerede av smaksgrunner har medført at det ikke har fått den store utbredelsen innenfor bolig-sektoren .

De kjente tre-isolasjonsglass løsningene har ikke gitt noen tilfredsstillende løsning, da det kun er tilveiebragt K-verdier på ca. 1,9 W/m 2K og den tredje glassruten reduserer merkbart gjennomslippligheten og medfører en betydelig mere materialkostnad og vekt.

Den kjente teknikken med å fylle mellomrommet med en egnet tung gass, f.eks. freon eller svovelheksafluorid å på denne måten redusere den termiske ledeevnen til enheten, er heller ikke tilstrekkelig. Alternative gasser, som oppfyller alle fysikalske og kjemiske betingelser og som dessuten er ugif-tige, ikke brennbare, driftssikre og billige, er ikke å oppdrive.

Selektive sjiktpåføringer, som blir anvendt for å redusere varmeavstrålingen fra vinduet og som derved medfører en tydelig forbedring av K-verdien, har lignende ulemper.

En senkning av K-verdien under 1,4 W/m 2K krever ifølge dagens kunnskaper selektiv sjiktpåføring av minst to glass-overflater i isolasjonsglassenheten, som av de ovenfor nevnte grunner, ved manglende gjennomslippligheten og vargenøytra-liteten, ikke er mulig på basis av de kjente sjiktene.

Lenge var det kjent to grunntyper av selektiv gjennomslipplige sjikt: transparente halvledersjikt, som dopede sink-oksyd eller indiumoksyd og svært tynne edelmetallfilmer av gull, sølv, kobber bl.a. På tross av flere i faglittera-turen besrekvne variater og fremstillingsforslag, er den eneste som har vunnet kommersiell anvendelse, vært gullsjikt- påføring ved hjelp av katodeforstøvning. Tinnoksydsjikt, som f.eks. er fremstilt ved dyppfremgangsmåte, er for lite gjennomsiktig for isolasjonsglass. Anvendelsen av indium-oksydsjikt ble nøye undersøkt, men ble oppgitt på grunn av relativt høye fremstillingskostnader. Til i dag er ikke ytterligere kjente halvledermaterialer med brukbare optiske egenskaper anvendbare.

Også for gullsjiktet er det, på tross av dens svakhet, ikke noe ekte alternativ tilstede, da disse edelmetallene har to nødvendige egenskaper, nemlig høy kjemisk bestandighet "og god elektrisk ledningsevne. Andre gode elektronledere er ikke så stabile (f.eks. kobber, sølv) og heller ikke fargenøytrale eller fremviser gunstige materialkostnader (f.eks. platina, rhodium).

Det er forsøkt å overvinne disse vanskelighetene ved oppbyg-ning av flersjiktsystemer av tre eller flere halvleder-

og metall-filmer, men på grunn av de heller store sjikt-påføringskostnadene i forhold til de muligens mindre for-bedringene av de optiske karakteristikkene medfører ingen tekniske fremskritt.

Det er kjent at de optiske konstantene til metaller eller sammensatte materialer blir påvirket av den geometriske struktureringen. De pålitelige og nøyaktige målingene av optiske konstanter er nettopp så vanskelige på grunn av at resultatene er sterkt avhengig av strukturparameteret som kornstørrelse, orientering, forurensning, overflateglat-tet, oksydhinne o.l. På tross av disse ålment kjente sammen-hengene, er det i litteraturen til nå ikke noen konkret angivelse for fremstilling av selektive gjennomslipplige strukturfiltere.

Ut fra teknikkens stand er følgende kjent:

Overflateruhet.

Som tallrike undersøkelser viser (f.eks. R.E.Rolling, A.T. Tunai, J.R. Grammer: "Investigation of the effect of surface conditions on the radiant properties of metals"; Lockheed missiles and space company. Techn. Report nr. AMFL-TR-64-363, november 1964), stiger med tiltagende overflateruhet, den ugjennomslipplige stoffabsorbsjonsgraden og emisjonsgra-dens, mens refleksjonsgraden avtar. En annen gruppe med arbeid (f.eks. M.J.Minot: "Single layer gradient refractive index antireflxion films effective from 0,35 to 2,5 um, "J.Opt. Soc. Amer. 66, 515 (1976)), angår overføring av refleksjon av gjennomsiktig materialer med forskjellige ruhetsoverflater. Totaloverføringen øker generelt ved overgang fra glatte til rue overflater, mens en "bløt" overgang av brytningsindexen blir tilveiebragt og derved blir den Frensnel'ske refleksjonen stort sett unngått. Bortsett

fra denne overflatemodifikasjon, angår de kjente arbeidene homogene materialer, hvis "indre overføring" blir konstant. Derimot har oppfinnelsen til hensikt å endre den optiske konstanten for totalsjiktet, slik at den indre og ytre over-føringen blir redusert, og uten at det blir innført et anti-reflekssjikt eller en antireflekssone på overflaten.

Pigmentstruktur.

Et eksempel for påvirkning av den indre eller den spesifike materialegenskapen ved strukturering er utviklingen av selektiv solabsorberer. Det har i lengre tid vært kjent at metall ved dispergering får en resonansaktig økning av ab-sorbsj onsgraden . (R.H. Doremus: "Optical Properties of Small Gold Particles"; J. Chemical Physics. 40, 2389 (1964)). Dette kan bli sett ved metalliske aerosoler eller hydrosoler, eller ved innleiring av ørsmå metallpartikler i glass.

Er det pigmenterte glassjiktet svært tynt og påført et metallisk underlag, så kan det oppstå en effektiv selektiv solabsorberer, da det kortbølgige sollyset blir absorbert,

mens de langbølgede IR-strålene fra pigmentstrukturen blir gjennomsluppet, og derved virker den høye refleksjonsgraden

til underlaget.

Gitterstrukturer.

Det er kjent et forslag hvor tynne metall- eller halvleder-filmer gjøres gjennomsiktig ved anvendelse av gitter- eller maskestrukturer i solområdet, og fremdeles opprettholder den høye innfrarøde refleksjonsvirkningen (J.C.C. Fan, F.J. Bachner, R.A. Murphy: "Thin film conducting microgrids as transparent heat mirror", Appl. Phys. Letters 28, 440, 1976). Grunnideen her er å dimensjonere maskebredden a slik at

den er større enn bølgelengden for solstrålingen XSQ^er (a>Xgo^), men mindre enn bølgelengden for varmestrålingen

(a>XTD). Ved en som optimal ansett maskebredde på a = 2,5

_LK

\ im blir gjennomslippligheten for solstråling stort sett bestemt ifølge regelen om geometrisk optikk (åpningsflaten i forhold til stegflaten), mens IR-strålingen blir reflektert slik som ved en gitterantenne. På tross av denne plausible fremstillingen, har gitterstrukturen ikke vist seg egnet.

Fan et al., beskriver at en overføringsøkning fra 0,8 til

0,9 fremkommer i forhold til en refleksjonsreduksjon på

0,91 til 0,83. En lignende forskyvning er mulig ved hjelp av en reduksjon av sjikttykkelsen. Det er kjent en generell behandling av problemet, D. Pramanik, A.J.Sievers, R.H. Silsbee: "The spectral selectivity of conduction micromeshes", Solar Energy Mat. 2, 81, 1979). Ut fra prinsippielle be-traktninger er det blitt funnet at gitterstrukturer av halvledere og av de fleste metallene forholder seg alltid uguns-tig som homogene filmer. En begrenset anvendelse ble antatt for gitter av aluminium eller magnesium, de nødvendige randbetingelsene (steghøyde >> stegbredde, loddrett innfalls-vinkel) er imidlertid så graverende at en anvendelse for vindusruter overhodet ikke er mulig.

Oppfinnelsen har til oppgave å tilveiebringe et sjikt for

en isolasjonsglassenhet som består av fortrinnsvis to vindusruter med et gassfylt mellomrom som har en høy gjennom-

s.1ipplighet for solstråler i forbindelse med en lav K-verdi og har likeledes en tilstrekkelig fargenøytralitet.

Denne oppgaven blir ifølge oppfinnelsen løst ved hjelp av spektralsjikt ifølge krav 1. Dette består i motsetning til de kjente av homogene metalliske eller halvledende sjikt oppbygde systemer av et sammensatt materiale, ved hvilke de elektriske områder eller partikler er innleiret rommes-sig fordelt i sammenhengende, ledende sjikt.

Randbetingelsene for komponenter med hensyn til deres optiske konstanter og deres dimensjonering og fremstillingsfremgangs-måter, er gjenstand for underkrav.

Ifølge oppfinnelsen blir på den ene siden tilveiebragt en høy elektronisk ledeevne for sjiktet, i det minste i lokale delsoner, og på den andre siden en overproporsjonal høy bredbåndet gjennomslipplighet for solstråling. Økningen

av den solmessige transparentheten blir tilveiebragt ved hjelp av samvirkningen mellom to forskjellige mekanismer. For det første blir absorbsjonskoeffesienten for sjiktet sterkt redusert, dvs. om en faktor på 3-10, slik at inntrengningsdybden, henholdvis "den indre transmisjon" stiger tilsvarende, og for det andre blir brytningsindeksen n for sjiktet innstilt på en verdi mellom 1 og 1,5, altså mellom verdien for luft og glassubstratet, slik at det blir tilveiebragt en tydelig antireflekseffekt og også den "ytre transmisjonen" øker.

Den forhøyede gjennomslippligheten kan bli utnyttet i dobbelt henseende. Ved glass med direkte vintermessig solinn-stråling og avblendingsmulighet om sommeren medfører alene denne gjennomslipplighetsøkningen en sterk senkning av den

ekvivalente K-veriden K (K er definert f.eks. av: G.

eq eq

Ortmanns: "Bauelemente mit Flachglas, ihre Bedeutung im Hinblick auf Energieeinsparung im Bauwesen; Glastechnische Berichte 53, 237, 1980), dvs. varmebalansen til en slik

enhet gir en høy positiv verdi.

Ved mindre bestrålte flater, altså mot nord-rettede vinduer og fasader, er det fordelaktig å anbringe dette nye sjiktet på begge de indre flatene til isolasjonsglassenheten og dermed umiddelbart redusere den normale K-verdien. For slike dobbeltsjiktpåførte vindusruter, blir varmegjennom-gangstallet forutsagt til a være under 1 W/m 2K. Kjente selektivsjikt ville ikke kunne anvendes for dette formålet på grunn av den sterke formørkningseffekt.

For bedre å forstå oppfinnelsen skal i det påfølgende de optisk tynnere, ledende sjiktene bli nærmere beskrevet.

Et umiddelbart kjennetegn for varmereflekterende glassjikt-påføring er de forskjellige intrengningsdybdene for synbart lys og for innfrarød stråling. Tykkelsen på et sjikt må

bli valgt minst så stor som det den tilsvarer inntrengningsdybden for innfrarød stråling i det angjeldende sjiktmaterialet. For å tilveiebringe høyere varmerefleksjonsgrad,

må naturligvis ved siden av sjikttykkelsen ytterligere krav bli oppfylt, spesielt metallisk ledeevne. Er denne minste sjikttykkelsen tydelig mindre enn inntrengningsdybden for synbart lys, så er en nødvendig forutsetning for selektiv gjennomslipplighet som angitt ved oppgavestillin"gen tilstede.

Kvantitativt avhenger inntrengningsdybden W av absorbsjonskoeffesienten k og bølgelengden på enkleste måte som angitt: W = x/4 it k.

Etter gjennomtrengningen av grenseflaten er W uavhengig

av brytningsindeksen n.

For noen metaller er de tilsvarende verdiene angitt i det påfølgende:

Ut fra dette er det klart at gull egner seg relativt godt som selektivt sjikt for vindu, da inntrengningsdybden for synbart lys er mer enn dobbelt så stort som for innfrarød stråling. Mens godt elektronledere som Au, Cu, Ag har wv^s/ WIR-faktorer rundt omkrint eller over 1, ligger denne for andre metaller oftest vesentlig lavere.

Denne sammenhengen viser på enkel måte at på grunn av natur-lovene, er det ikke mulig å fremstille med homogene metall-sjikt - med unntak for de kjente eksemplene - god solselek-tiv transmitter.

Lave absorbsjonskoeffesienter k i synlige områder, betinger

i alminnelighet en lavere k i det innfrarøde området og omvendt.

Det vesentlige ved oppfinnelsen består derved i at den viser en vei hvorledet denne ugunstige indre sammenhengen til metalliske materialer kan bli løst, dvs. hvorledes en sterkt redusering av absorbsjonskoeffesienten i det synlige området eller solspektralområdet kan bli tilført uten at den elektroniske ledningsevnen og den innfrarøde refleksjonsgraden vesentlig blir endret.

Komponentene til det sammensatte sjiktet må tilfredsstille bestemte krav for å kunne gunstig påvirke forholdet: sol transmisjon i forhold til varmerefleksjon t ,/p„„. Ut

sol IR

fra de tidligere kjente undersøkelsenr, er det mulig å utlede

følgende regel:

- Diameteren til de i metallsjiktet innleirede partikler eller porer skal være mindre enn sjikttykkelsen og mindre enn den korteste overførte lysbølgelengde. - Volumandelen av det dielektriske området skal utgjøre minst 50%. - Det dielektriske området kan være kuleformet eller nålformet med lengdeaksen loddrett i forhold til sjiktoverflaten. - I solspektralområdet, spesielt ved X=0,5um skulle for den optiske konstanten til bæreren T og partikkelen P gjelde følgende forhold:

Sagt med ord: Bærermetallet (eller halvlederen) skulle ha

en absorbsjonskoeffesient mellom 1 og 2,5, som kommer så

nær som mulig verdien for brytningsindekset til det dielektriske pigmentet. Dessuten skulle brytningsindeksen for bæreren være minst mulig og med fordel ikke større enn 1. - En ytterligere fordelaktig, om ikke nødvendig betingelse, er at pigmentet også i det innfrarøde området, rundt x = lOum skulle være gjennomslipplig: kp = o (innfrarødt).

Et blikk på de optiske konstantene for tilgjengelige materialer viser at de nevnte betingelsene for valg av egnede stoff-par begrenses sterkt. Spesielt avgjørende er betingelsen nT < 1, som kun få rene metaller som Au, Ag, Cu, Al, Mg,

Y, Zr og noen lantanider godt i det minste tilnærmet oppfyller. Å ta hensyn til regelen kT< 2,5 er først og fremst gull av spesiell betydning. Utvalget av passende dielektriske pigmenter er derimot minst problematisk. Ved siden av luft med np=l er en rekke transparente forbindelser, fremfor alt oksyd og fluorid, f.eks. SiO.,, A^O^, MgF2med agnede brytningsindekser til rådighet. Også kravet til den innfrarøde transparentheten kan bli oppfylt, f.eks. av mange kunststoffer som polyester, polyetylen, polypropylen, av transparente halvledere, som indiumoksyd, zinnoksyd, såvel som fra noen alkali- og jordalkalihalogenider.

Angivelsen av spesielt egnede bæremetaller som f.eks. gull skal ikke bety at oppfinnelsen er begrenset til dette elemen-tet. Det er kun et utvalg av stoffer med idag kjente optiske konstanter. I virkeligheten er mange ytterligere ledende materialer tenkelig, som kan oppfylle de ovenfor nevnte forhold, hvis optiske kjennetegn på grunn av manglende tek-nisk betydning, ennå ikke er blitt bestemt, f.eks. interme-talliske forbindelser av alkali- og jordalkalielementer.

Ytterligere fordeler, kjennetegn og anvendelser skal nå beskrives nærmere med henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1 viser en sammenligning av gjennomslipplighets- og K-verdien mellom teknikkens stand og oppfinnelsen. Fig. 2 og 3 viser spektralkurver over teknikkens stand og oppfinnelsen.

På fig. 1 er vist gjennomslipplighets- og K-verdien til

de forskjellige isolasjonsglasstyper ifølge teknikkens stand og de oppnåelige områdene ifølge foreliggende oppfinnelse.

Det betyr:

2 S og 3 S: To- og trelags isolasjonsglass uten sjiktpåføring. 2 S G: To-lags isolasjonsglass med gullsjiktpåføring ifølge tek-

nikkens stilling.

2 S-2 G og 3 S 2 G: To- og trelags isolasjonsglass med dobbelt gullsjiktpåføring. 2 S E og 3 S E: To- og trelags isolasjonsglass med sjiktpåføring ifølge oppfinnelsen .

Ifølge oppfinnelsen er det for første gang mulig å realisere vindu med høy gjennomslipplighet og samtidig lav K-verdi. Fig. 2 viser de forskjellige spektralkurvene til et solab-sorberende sjikt ifølge teknikkens stand og det solgjennom-slipplige sjiktet ifølge oppfinnelsen. På fig. er skjema-tisk vist de respektive strukturoppbygningene. Mens de kjente solabsorbererne består av et transparent dielektrisk sjikt i hvilket metalliske pigmenter er innleiret, er oppfin-nelsens gjenstand derimot oppbygd resiprokt: I et metall-sjikt er innleiret dielektriske pigmenter. Oppfinnelsen realiserer for første gang høye solare transmisjoner med høye innfrarøde refleksjoner. Fig. 3 viser påvirkningen av pigmenteringen ifølge oppfinnelsen på transmisjonsgraden t og refleksjonsgraden"p til et 10 nm tykt gullsjikt. Ved innleiring av Si02~partikler med 50% volumandel, stiger soltransmisjonen fra 48 til 77%.

Refleksjonen i fjerntliggende innfrarødt område ovenfor

20 um blir knapt påvirket, slik at total varmerefleksjon p IR reduseres kun med 9%. Dessuten fremkommer i synlige områder en tydelig linealisering av spektralstrukturen,

dvs. den typiske toppen ved 500 nm, som er opphavet for fargegivningen til gullet, blir stort sett utjevnet. Sjiktpåføringen ifølge oppfinnelsen gir altså glass med

høy fargenøytralitet.

Oppfinnelsesgjenstanden skiller seg fra gjenstander som ble fremstilt ved gitter- eller maskestruktur: - Åpningen i gitterstrukturen er med ca. 2 um større enn lysbølgelengden og diameteren til de transparente partiklene eller porene ligger i strukturen ifølge oppfinnelsen ved 1 til 0 nm. - Den økede transmisjonen blir tilveiebragt ved gitterstrukturen ved hjelp av geometrisk utsparing av et sjikt, ved oppfinnelsen ved hjelp av reduksjon i absorbsjonskoeffisient-ene, altså ved forandring av de indre elektroniske egenskap-ene til sjiktmaterialet. - Gitterstrukturen er i dens virkning to dimensjonale bilder, idet strukturen ifølge oppfinnelsen virker tredimensjonal også når det på sjikttykkelsen kommer kun få lag dielektriske partikler. -Effektiv gitterstruktur kan kun bli realisert med få metaller (-f.eks. Al). Ifølge oppfinnelsen er strukturen med fordel sammensatt av metall og dielektrikum. Begge komponentene skulle med hensyn til deres optiske konstanter, oppfylle bestemte randbetingelser, som ovenfor nevnt, som imidlertid tillater mange reelle materialparringer.

Fremstillingen av sjikt ifølge oppfinnelsen er ikke mulig

med vanlige metoder for glassjiktpåføring ved vakuumdamping eller katodeforstøvning (Sputtern). På grunn av de metalliske stoffenes tendens til å kondensere i form av øyer eller dråper (H. Mayer: "Physik dunner Schichten"; Wissen-schaftl. Verlagsgesellschaft, Stuttgart, 1955), oppstår det normalt ved fremstillingen av tynne, sammensatte filmer alltid motsatte strukturtyper (metallpigment i dielektriske matriser) med forhøyet istedet for redusert absorbsjon. Utkoblingen og omsnuingen av denne på forhånd gitte fortrinns-retning er gjenstand for fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Den konkrete utførelsen kan foregå tilsvarende nedenfor

beskrevne fremgangsmåte:

Indre oksydasjon.

Det bringes en metallegering eller et ikke-blandbart metall-metall-system i tynne sjikt på en glasskive. Dette kan foregå på i og for seg kjent måte ved hjelp av damping fra en eller to kilder, eller ved forstøvning av en eller flere mål (sekvensmessig eller samtidig). Ved anvendelse av to metallkomponenter blir logisk nok tilveiebragt at det foreligger overveiende et metall som "pigment" og det andre som "bærer". Hvilke komponent som foreligger i et gitt system som pigment, kan generelt ikke bli forutsatt, men må tilveiebringes ved hjelp av forsøk, idet volumandelen såvel som de øvrige avgjørelsesparemetrene kan være av en viss betydning. Etter avgjørelsen blir sjiktet temperert i oksyderende atmosfære, idet pigmentkomponentene omdannes i et dielektrisk materiale (oksyd). Pigmentkomponentene må også fortrinnsvis bestå av et lett oksyderbar metall som Al, Mg, Sn, Ce bl.a., og bærerkomponenten fortrinnsvis bestå av et langsommere oksyderbart metall eller et edelme-tall som Ni, Cr, Au, Ag, Pt. I visse tilfeller er det unød-vendig med temperering som separat fremgangsmåtetrinn, når pigmentet allerede er oksydert ved normale omgivelsesbeting-elser, som forekommer ved mange metaller i finfordelt form. I dette tilfellet blir isolasjonsglassenheten kun ved lagring i noen timer eller dager fullstendig virksomt.

Plasmaomdannelse.

En endring av fremgangsmåten av den indre oksyderingen består i anvendelsen av alternative gassatmosfærer, med hvilke det valgte pigmentmetallet omsettes til ikke-oksydiske, stabile, transparente dielektrika som fluorid, nitrid, borid. I forbindelse med pådampningsteknikken kan dette foregå

på en svært elegant måte når som reaksjonsgass blir anvendt en stabil, inert, ugiftig forbindelse av de respektive part-nerelementene som f.eks. frigen for fluorid, nitrogen for

nitrid, borsyreester for borid. I plasma blir disse forbind-elsene spaltet slik at de tilsvarende relative elementer oppstår i umiddelbar nærhet av sjiktoverflaten og avreagerer med pigmentmetallet.

Indre reduksjon.

Det tilveiebringes et finkornet sjikt i hvilket to forskjellige dielektriske forbindelser foreligger ved siden av hverandre. Er kornstørrelsen til begge substansene svært forskjellige, så vil kornene i den større komponenten berøre hverandre i statisk gjennomsnitt, mens de mindre kornene samler seg fortrinnsvis i mellomrommene og disse gruppene blir heller adskilt fra hverandre. Også her utgjør volumandelen, materialarten og kornformen en betydning, men for-skjellen i kornstørrelsen kan imidlertid bli betraktet som en viktig reguleringsfaktor for fremgangsmåten. Når korn-størrelsen i enkelte tilfeller skal påvirkes av avgjørelses-parameteren, må igjen det utføres eksperimentelle forsøk for å finne optimalet for substrattemperaturen, tilvekst-hastigheten, restgasstrykket, restgassatmosfæren osv.

Etter utskillelsen blir sjiktet utsatt for en temperatur-behandling idet matrisekomponentene blir omformet til metall og samtidig startes et sinterforløp som fortetter sjiktet,

og fremstiller en god elektrisk forbindelse mellom metallpartiklene.

Ved denne fremgangsmåten må altså pigmentkomponentene bestå av en transparent, termisk stabil forbindelse som A^O^, Si02, MgF2og matrisekomponentene består av en termisk ikke bestandig eller lett reduserbar forbindelse som NiO, CuO eller andre oksyder for overgangselementene, eller av en forbindelse for edelmetaller. I de fleste tilfeller vil anvendelsen av en reduserende vannstoffholdig atmosfære være nødvendig eller fordelaktig ved tempereringen.

Disproporsj onering.

Det tilveiebringes et sammensatt sjikt av et metall og et dielektrikum (Cermet) på vanlig måte idet metallpartiklene, som ovenfor beskrevet, blir innleiret uten gjensidig kontakt i isolerende bærere. Ved en termisk etterbehandling, blir en kjemisk reaksjon innledet, som fremstiller en metallisk ledende forbindelse mellom metallpigmentene. Denne kan bli startet ved hjelp av en disproporsjoneringsreaksjon ifølge skjemaet:

hvor A og B er to egnede metaller, AO og AG^er to oksyder og A og AB er en intermetallisk forbindelse.

Ved dannelse av den nye forbindelse AB opptrer en omkrystal-lisering i sjiktet, som fremstiller ved egnet prosessføring og materialparring en ledende forbindelse mellom det ennå ikke avreagerte metallpigmentet B og så blir fremstilt et ledende sjikt med isolerende pigment som angitt i oppgave-stillingen.

Som eksempel for substansen AO er nevnt SiO, som under sur-stoffmangel disproporsjoneres til Si02og det frigjorte silisiumet danner tilsvarende silisider med samtidig til-stedeværende metaller som Cu, Cr, Ni, Pd. Ytterligere eksempel for A er wismuth, tinn og indium, som har tilsvarende suboksyder og stabile transparentoksyder, og danner inter-metalliske forbindelser. Begge de siste eksemplene Sn02

og In^ O^ er ytterligere IR-transparente og tilfører som ovenfor nevnt ytterligere selektivitet.

Claims (15)

1. Isolasjonssjikt med høy fargenøytralitet, høy solgjenomslipplighetsgrad, lav K-verdi og høy bestandighet, karakterisert ved at sjiktet består av et elektrisk ledende sjikt i hvilket er innleiret transparente ikke-ledende partikler eller porer, hvis diame-ter er mindre enn sjikttykkelsen og mindre enn den korteste transmitterte lysbølgelengde.

2. Sjikt ifølge krav 1, karakterisert ved at for pigment og bærere blir kombinert materialer som oppfyller kravene: absorbsjonskoeffesienten til bærerne er lik brytningsindeksen for pigmentet (k = n P) over et bredest mulig bølgelengdeområde av solspektrumet, fortrinnsvis imidlertid ved 0,5 um.

3. Sjikt ifølge krav 1 og 2, karakterisert ved at volumandelen for det dielektriske området utgjør minst 50%.

4. Sjikt ifølge krav 1 til 3, karakterisert ved at det dielektriske området er kuleformet eller nålformet med lengdeaksen loddrett i forhold til sjiktoverflaten.

5. Sjikt ifølge krav 1 til 4, karakterisert ved at bærermaterialet i solspektralområdet, spesielt ved X = 0,5 um, har en absorbsjonskoeffesient mellom 1 og 2,5, som kommer nærmest mulig verdien for det dielektriske pigmentets brytningsindeks og at brytningsindekset for bæreren er minst mulig og ikke større enn 1.

6. Sjikt ifølge krav 1 til 5, karakterisert ved at pigmentet også i det innfrarøde området, rundt x= 10 um, er gjennomslipplig: k P =0 (innfrarødt).

7. Sjikt ifølge krav 1 til 6, karakterisert ved at brytningsindekset for sjiktet ligger mellom 1 og 1,5.

8. Sjikt ifølge krav 1 til 7, karakterisert ved at som bærermateriale blir anvendt metall med en relativt liten brytningsindeks i solområdet som f.eks. Au, Ag, Cu, Al, Mg, Y, Zr.

9. Sjikt ifølge krav 1 til 7, karakterisert ved at som bærermateriale blir anvendt en intermetallisk forbindelse av alkali- eller jord-alkali-metaller.

10. Sjikt ifølge krav 1 til 7, karakterisert ved at som pigmentmateriale blir anvendt halvledere, som er transparent i det synlige og i det innfrarøde området, idet materialet er f.eks. SnC^ eller In^ O^.

11. Sjikt ifølge krav 1 til 7, karakterisert ved at som pigmentmateriale anvendes luft eller andre stoffer som kunststoff, alkali- og jordalkalihalogenider, som er transparente i det synlig og i innfrarøde området.

12. Fremgangsmåte for å fremstille et sjikt ifølge krav 1 til 11, karakterisert ved at et tynt sjikt av en metall-metall-blanding eller en legering påbringes og etter påfølgende lagring i luft eller ved en temperatur behandling oksyderes selektivt en metallkomponent (pigment).

13. Fremgangsmåte for fremstilling av et sjikt ifølge krav 1 til 11, karakterisert ved at et tynt sjikt av en metall-metall-blanding eller en legering blir påført ved hjelp av katodeforstøvning og i det påfølg-ende blir en selektiv reaksjon av metallkomponentene til veiebragt ved hjelp av plasmaomforming i en gassformet fluor-, nitroge- eller bor-forbindelse, og en transparent dielektrisk fluorid, nitrid eller borid blir dannet.

14. Fremgangsmåte for fremstilling av et sjikt ifølge krav 1 til 11, karakterisert ved at et tynt sjikt av en blanding av to metallforbindelser med forskjellige termisk stabilitet og fortrinns forskjellige korn-størrelser påbringes og i det påfølgende reduseres en komponent (bærer) selektivt til metall ved hjelp av en (reduserende) varmebehandling.

15. Fremgangsmåte for fremstilling av et sjikt ifølge krav 1 til 11, karakterisert ved at et tynt sjikt av et metall A og et suboksyd BO blir påført og ved hjelp av en påførende varmebehandling blir innledet en delvis disproporsjonering av komponentene, hvor sub-oksydet går over i et stabilt høyverdig (ikke ledende og transparent) oksyd, f.eks. BO2 og samtidig fremkommer en ledende forbindelse AB, som forbinder ledende med hverandre de på forhånd isolerende metallpartiklene.