涂层光学物体和用于制造涂层光学物体的方法技术

本发明专利技术涉及一种涂层物体（100），其包括衬底（1）和布置在所述衬底（1）上的光学涂层（2），其中所述光学涂层（2）具有减少反射的层序列（3），所述减少反射的层序列包括一个具有折射率nA的覆盖层（4）和至少一个具有折射率nD1 > nA的金刚石层（5），其中所述金刚石层（5）布置在所述覆盖层（4）与所述衬底（1）之间而且具有金刚石晶体或由金刚石晶体组成，其中所述金刚石层（5）具有小于500nm的层厚度。

Coated optical object and method for manufacturing coated optical object

The invention relates to a coated object (100), which includes a substrate (1) and an optical coating (2) arranged on the substrate (1), in which the optical coating (2) has a layer sequence (3) that reduces reflection, and the reduced reflection layer sequence includes a cover layer (4) with a refractive index nA and at least one of them having a fold. The diamond layer (5) of the nA > (5) is arranged between the cover layer (4) and the substrate (1) and has a diamond crystal or a diamond crystal, wherein the diamond layer (5) has a layer thickness less than 500nm.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】涂层光学物体和用于制造涂层光学物体的方法
本专利技术涉及一种涂层物体。此外，本专利技术还涉及一种用于制造涂层物体的方法。
技术介绍
在工业上广泛采用具有涂层、尤其是具有用于可见光范围的减反射涂层的物体。因而，对这些涂层物体提出高要求，因为它们部分地受到剧烈的机械应力。不过，在表面上相对不苛刻的测试、例如磨料测试的情况下，如今的涂层表现出在短时间之后由于浑浊或者由于磨粒引起的强烈的磨损。因而，需要如下涂层，所述涂层部分地在极端条件下经受得住持续的磨蚀应力并且相对冲击不敏感。
技术实现思路
所要解决的任务在于：提供一种稳定的并且减少反射的或者降低反射的涂层物体。尤其是，除了低反射之外，涂层物体的涂层还应该具有高硬度和/或耐刮痕性。该任务通过按照独立权利要求1所述的涂层物体来解决。本专利技术的有利的设计方案和扩展方案是从属权利要求的主题。此外，该任务还通过按照权利要求9所述的用于制造涂层物体的方法来解决。该方法的有利的设计方案和扩展方案是从属权利要求10的主题。在至少一个实施方式中，涂层物体包括衬底。在衬底上布置有光学涂层。光学涂层具有减少反射的层序列。减少反射的层序列具有或包括：一个具有折射率nA的覆盖层和至少一个具有折射率nD1>nA的金刚石层。金刚石层布置在覆盖层与衬底之间。金刚石层具有金刚石晶体。尤其是，金刚石层由金刚石晶体或者金刚石纳米晶体组成。金刚石层具有<500nm的层厚度。按照至少一个实施方式，减少反射的层序列具有小于或等于3%、尤其是小于1%的反射率。可替换地或附加地，至少在420nm至680nm的波长范围内、即在可见光波长范围内，金刚石层具有大于80%、尤其是大于90%、例如超过95%的透射率。按照至少一个实施方式，在420nm至680nm的波长范围内，减少反射的层序列具有小于1%的反射率。附加地，金刚石层可以布置在覆盖层与具有折射率n2<nD1的第二层之间，其中覆盖层和金刚石层直接机械地保持接触，和/或其中在金刚石层与覆盖层之间布置有具有折射率n1的第一层，其中适用：nD1>n2>n1。按照至少一个实施方式，涂层物体包括衬底。衬底可以是适合于进行涂层的任何物体。尤其是，衬底由玻璃（如石英玻璃）或者蓝宝石成型。尤其是，衬底由透明材料，如玻璃、石英玻璃或蓝宝石组成。衬底可以是光学部件。光学部件例如是透镜、尤其是用于望远镜、内窥镜或者光学传感器的透镜。衬底例如也可以是消费品，例如钟表、智能电话、智能手表或者指纹传感器或者移动电话或者钟表的显示屏。尤其是，衬底是用于钟表的玻璃。衬底可以是来自光伏、太阳能光热（例如太阳能电池）、建筑和/或汽车行业的领域的物体。例如，衬底是汽车的活动天窗。衬底可以是市场上不同的产品的组成部分。衬里可以是来自医疗
的物体。例如，衬底是内窥镜的防护玻璃。尤其是，涂层物体也可以找到新应用，传统的涂层物体到目前为止还不曾被用在所述新应用中。例如，用于按照本专利技术的涂层物体的光学涂层可以在恶劣的环境下、例如在沙漠气候的情况下或者在石油钻探系统中得以应用。该涂层也可以在其中对设备进行灭菌的领域中得以应用，这在高的压强（例如5bar）下和/或高温（例如135℃）下被执行。所述压强或温度可能在蒸汽灭菌时存在于高压灭菌器中。专利技术人已经认识到：通过在按照本专利技术的涂层物体上使用光学涂层，可以提供如下物体或产品，所述物体或产品相对于磨蚀应力、磨损、磨粒、冲击、刮痕和/或环境影响（如腐蚀）是不敏感的。此外，光学涂层具有减反射、即尤其是在可见光范围内小于1%的反射。尤其是，与其它已经存在的技术方案相比，按照本专利技术的按照权利要求1的物体具有极限的刮痕稳定性。到目前为止，用于可见光范围的减少反射的光学涂层是公知的，所述减少反射的光学涂层没有足够的硬度。例如，这些涂层具有大约10GPa的最大材料硬度。专利技术人现在已经认识到：通过将光学涂层用在按照权利要求1的涂层物体中，可以提供如下涂层物体，所述涂层物体很硬并且具有60至100GPa的层硬度。因而，在物体上可以提供超级硬的减反射涂层。按照至少一个实施方式，涂层物体具有光学涂层。光学涂层具有层序列、尤其是减少反射的层序列。这里以及在下文，“减少反射的”指的是：层序列在可见光范围内、即至少在420nm至680nm的波长范围内具有小于或等于3%、尤其是小于1%的反射或反射率。层序列包括覆盖层。这里以及在下文，覆盖层指的是层序列的背离衬底最远的层。换句话说，覆盖层是光学涂层的最外层。覆盖层具有折射率nA。按照至少一个实施方式，覆盖层具有从如下组中选择的材料，所述组包括氧化铝、二氧化硅、氮化铝、氮化硅、结晶氧化铝以及由Al2O3和SiO2、Si3N4或AlN构成的混合物。按照至少一个实施方式，覆盖层由结晶氧化铝成型，和/或具有>15GPa、尤其是>20GPa、例如25GPa或者30GPa的层硬度。可以利用纳米压痕技术或者纳米压痕仪来确定硬度。可替换地或附加地，金刚石层具有>60GPa的层硬度。不仅仅是硬度单独地对于在光学涂层中的层的适宜性是重要的。因而，除了被设立用于确定硬度的纳米压痕技术之外，也可以使用实际可行的测试，例如TABER-ABRASER（泰伯耐磨性测试）和/或磨料测试。补充地，也可以执行其它检查、例如关于高温灭菌的检查。结晶氧化铝例如可以是阿尔法-氧化铝（刚玉）。阿尔法-氧化铝在550nm的波长的情况下具有1.77的折射率。阿尔法-氧化铝很硬并且具有20至35GPa的硬度。可替换地或附加地，替代阿尔法-氧化铝，可以使用伽马或者贝塔-氧化铝。在结晶氧化铝相中，氧化铝只能利用高离子轰击并且在高温的情况下来实现。这尤其是适用于阿尔法-氧化铝相（蓝宝石）。热力学上只有从1000℃起才形成阿尔法-氧化铝。对于氧化铝层的结晶来说，离子轰击必须尽可能高。因而，尤其是可以利用在衬底上的偏移以及利用高度离子化的等离子体（HiPIMS）进行工作。该偏移尤其是在绝缘衬底的情况下必须是高频的。在这种情况下，视衬底厚度而定，达到直至大约300kHz的平均频率。可替换地，可以使用射频偏压。按照至少一个实施方式，覆盖层最高具有为1.76的折射率nA。由此，可以实现小于或等于1%的反射。按照至少一个实施方式，覆盖层具有由氧化铝和二氧化硅构成的混合物、即结晶Al2O3-SiO2混合层、尤其是结晶α-Al2O3-SiO2混合层。借此，视氧化铝的折射率（1.7）与二氧化硅的折射率（1.5）之间的混合比例而定，覆盖层的折射率可以单独地来设定。不过，由于二氧化硅的混合，使得结晶变得困难并且降低了硬度。尤其是，由氧化铝和二氧化硅构成的混合层具有化学总式aSiO2∙bAl2O3。在EP2628818A1中说明了混合比例a:b以及层厚度。借此，本申请的公开内容通过回引来列入。按照至少一个实施方式，覆盖层具有10nm至300nm、尤其是50nm至150nm、特别优选地60nm至90nm的层厚度。尤其是，非常特别地，各个层厚度取决于所使用的堆设计或层序列。按照至少一个实施方式，涂层物体具有至少一个金刚石层。金刚石层具有折射率nD1。该折射率尤其是大于覆盖层的折射率nA。金刚石层布置在覆本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种涂层物体（100），其包括‑ 衬底（1），‑ 布置在所述衬底（1）上的光学涂层（2），其中所述光学涂层（2）具有减少反射的层序列（3），所述减少反射的层序列包括一个具有折射率nA的覆盖层（4）和至少一个具有折射率nD1 > nA的金刚石层（5），其中所述金刚石层（5）布置在所述覆盖层（4）与所述衬底（1）之间而且具有金刚石晶体或由金刚石晶体组成，其中所述金刚石层（5）具有小于500nm的层厚度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.04.24 DE 102015106368.91.一种涂层物体（100），其包括-衬底（1），-布置在所述衬底（1）上的光学涂层（2），其中所述光学涂层（2）具有减少反射的层序列（3），所述减少反射的层序列包括一个具有折射率nA的覆盖层（4）和至少一个具有折射率nD1>nA的金刚石层（5），其中所述金刚石层（5）布置在所述覆盖层（4）与所述衬底（1）之间而且具有金刚石晶体或由金刚石晶体组成，其中所述金刚石层（5）具有小于500nm的层厚度。2.根据权利要求1所述的涂层物体（100），其中所述减少反射的层序列（3）在420nm至680nm的波长范围内具有小于1%的反射率，其中所述金刚石层（5）布置在所述覆盖层（4）与具有折射率n2<nD1的第二层（7）之间，其中所述覆盖层（4）和所述金刚石层（5）直接机械地保持接触，和/或其中在所述金刚石层（5）与所述覆盖层（4）之间布置有具有折射率n1的第一层（6），其中适用：nD1>n2>n1。3.根据上述权利要求之一所述的涂层物体（100），其中所述层序列（3）附加地具有一个或多个层对，所述层对直接后置于所述衬底，而且所述层对分别具有：带有折射率n1的第一层（6）和带有折射率n2>n1的第二层（7），其中所述金刚石层（5）布置在一个层对的第一与第二层（6、7）之间，或者其中所述金刚石层（5）直接后置于所述一个或多个层对，其中所述覆盖层（4）布置在所述金刚石层（5）上方，其中适用：nD1>n2>n1而且n1≤nA≤n2而且nD1>n2+x*0.6，其中0.1≤x≤1，或者其中适用：nD1≤n2>n1而且n1≤nA≤n2。4.根据上述权利要求之一所述的涂层物体（100），其中所述层序列（3）具有至少五个层和/或最多十二个层，而且其中所述金刚石层（5）具有均匀的层厚度，所述均匀的层厚度具有小于或等于300nm...

【专利技术属性】
技术研发人员：M弗格尔，S布伦斯，HU克里歇尔多夫，L舍费尔，M赫费尔，M阿姆加尔特，
申请(专利权)人：弗劳恩霍夫应用研究促进协会，
类型：发明
国别省市：德国,DE