多层涂层、制作多层涂层的方法及其应用技术

多层涂层和在基材(3)上制作多层涂层的方法。所述涂层被布置以使原子透过所述涂层的扩散最小化，所述方法包括下述步骤：将基材(3)引至反应空间，将第一材料层(1)沉积在基材(3)上，并将第二材料层(2)沉积在第一材料层(1)上。沉积第一材料层(1)和第二材料层(2)包括交替引入前体至所述反应空间中并随后在每次引入前体之后吹扫所述反应空间。所述第一材料选自二氧化钛和氧化铝，所述第二材料是来自二氧化钛和氧化铝的另一个。在二氧化钛和氧化铝之间形成界面区。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及膜沉积技术。本专利技术尤其涉及多层涂层、制作它们的方法及其应用。
技术介绍
阻挡涂层通常用于保护下层基材免受周围环境影响。许多阻挡涂层尤其用作化学阻挡物，其通过防止或最小化化学活性种类从环境透过阻挡涂层并扩散到基材表面上来保护基材。已经针对许多不同的潜在活性组分开发了这些通常称作扩散阻挡物的化学阻挡涂层。扩散阻挡物针对例如水、氧、各种酸和有毒化学物质而存在。针对具体物质的扩散阻挡物的性能取决于例如涂层的材料、涂层的厚度和涂层的质量，涂层的质量明显受用于在基材上沉积或以其他方式在基材上形成涂层的制作方法的影响。由于若干原因，现有技术已知的扩散阻挡涂层在其性能上——即它们使具体种类穿透涂层的扩散最小化的能力——存在不足。一个重要的原因是，许多已知的阻挡涂层是使用下述方法制作的，所述方法产生包括不同类型缺陷的膜，所述缺陷诸如小洞、孔或裂缝，或甚至结晶材料的错位(dislocations)。这些缺陷产生了通过其可有效发生扩散的路径。产生这种有缺陷涂层的方法包括例如化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、各种基于气溶胶的方法和溅射。例如美国专利申请公布2008/0006819A1教导了使用PECVD制作防潮层。尽管在前述方法中可自然地优化工艺参数以降低缺陷的密度，但是该方法中涂层的生长机制使得具有适于有效扩散阻挡层的品质的涂层难以获得。许多已知的扩散阻挡涂层包括在彼此上面的不同材料层以形成多层结构。在这些多层扩散阻挡物中，不同材料的层通常赋予涂层不同的功能。当用前述方法制作时，仍然存在缺陷膜的问题。可在美国专利#5607789和美国专利申请公布2008/0006819A1中发现用作扩散阻挡物的多层涂层的例子。专利技术目的本专利技术的目的是，通过提供新型多层涂层、制作多层涂层的新方法及其应用，减少现有技术的前述技术问题。
技术实现思路
根据本专利技术的方法的特征呈现在独立权利要求1中。根据本专利技术的产品的特征呈现在独立权利要求13中。根据本专利技术的应用的特征呈现在独立权利要求沈或27中。根据本专利技术的方法是在基材上制作多层涂层的方法，涂层被布置以使原子透过涂层的扩散最小化。该方法包括下列步骤将基材引入反应空间，在基材上沉积第一材料层， 和在第一材料层上沉积第二材料层。沉积第一材料层包括下列步骤将第一前体引入反应空间以便至少一部分第一前体吸附到基材表面上并随后吹扫反应空间，和将第二前体引入反应空间以便至少一部分第二前体与吸附到基材表面上的第一前体反应并随后吹扫反应空间。沉积第二材料层包括下列步骤将第三前体引入反应空间以便至少一部分第三前体吸附到第一材料层的表面上并随后吹扫反应空间，和将第四前体引入反应空间以便至少一部分第四前体与吸附到第一材料层的表面上的第三前体反应并随后吹扫反应空间。第一材料选自二氧化钛和氧化铝，并且第二材料是来自二氧化钛和氧化铝的另外一个。在二氧化钛和氧化铝之间形成界面区。根据本专利技术在基材上布置多层涂层以使原子透过涂层的扩散最小化。涂层包括在基材上的第一材料层，和在第一材料层上的第二材料层。第一材料选自二氧化钛和氧化铝， 第二材料是来自二氧化钛和氧化铝的另外一个。多层涂层包括在二氧化钛和氧化铝之间的界面区。根据本专利技术，本专利技术的方法用于在基材上制作多层涂层，以使水从环境透过涂层到基材表面上的扩散最小化。根据本专利技术，本专利技术的多层涂层用在基材上，以使水从环境透过涂层到基材表面上的扩散最小化。本专利技术提供了多层涂层，其有效地使从环境透过多层涂层至基材上的物质扩散即原子或分子扩散最小化。在该具体上下文中，词汇“环境”应当理解为当从基材侧看时，涂层相对侧的区域。本专利技术也提供了多层涂层，其有效地使已经透过多层涂层(例如箔上阻挡物的实施方式)穿过基材的这种物质的扩散最小化。即，根据本专利技术的多层涂层使透过涂层的物质的扩散最小化，无论物质朝着涂层的方向如何。根据本专利技术的一种实施方式，通过下述制作涂层通过将第一前体引入反应空间以便至少一部分第一前体吸附到基材表面上并随后吹扫反应空间，和将第二前体引入反应空间以便至少一部分第二前体与吸附到基材表面上的第一前体反应并随后吹扫反应空间， 而沉积第一材料层；通过将第三前体引入反应空间以便至少一部分第三前体吸附到第一材料层的表面上并随后吹扫反应空间，和将第四前体引入反应空间以便至少一部分第四前体与吸附到第一材料层的表面上的第三前体反应并随后吹扫反应空间，而沉积第二材料层。令人吃惊地发现，包括彼此接触的二氧化钛层和氧化铝层的多层结构有效地减少透过结构的物质扩散。当通过可选地将至少两种不同的前体引入反应空间以便至少一部分引入的前体吸附到沉积表面上来另外地沉积二氧化钛和氧化铝层时，进一步增强了多层涂层的阻挡性能，即减少了透过涂层的物质扩散。因为氧化铝和二氧化钛形成两种材料之间的界面区，所以实现了观察到的优点。 该界面区具有有效防止物质扩散透过氧化铝和二氧化钛界面的结构。根据本专利技术的一种实施方式，在二氧化钛和氧化铝之间的界面区，化学组成改变。根据本专利技术的一种实施方式， 界面区包括二氧化钛和氧化铝的铝酸盐相。铝酸盐相比单层的二氧化钛和氧化铝热力学上更稳定。根据本专利技术的一种实施方式，在二氧化钛和氧化铝的界面区出现致密化作用，降低了原子透过多层涂层的扩散。此外，源于前体交替吸附的表面支配的生长机制产生了仅有可忽略不计数量的孔或小洞的致密膜，这增加了二氧化钛和氧化铝层的密度。这导致原子透过多层涂层的扩散进一步降低。根据本专利技术的一种实施方式，方法包括步骤使另一第一材料层沉积到第二材料层上，以在二氧化钛和氧化铝之间形成第二界面区。根据本专利技术的另一实施方式，涂层包括在第二材料层上的另一第一材料层，以在二氧化钛和氧化铝之间形成第二界面区。与前述一致，观察到在氧化铝层和二氧化钛层之间形成具有第二界面区的多层涂层进一步降低了原子透过多层涂层的扩散。根据本专利技术的一种实施方式，方法包括在多层涂层中形成两个或更多个界面区。 根据本专利技术的一种实施方式，多层涂层包括两个或更多个界面区。两个或更多个界面区的优势是进一步降低原子透过多层涂层的扩散。根据本专利技术的一种实施方式，第二材料是二氧化钛。通过确保涂层包括二氧化钛层存在于氧化铝层上的部分，即，二氧化钛层比氧化铝层更靠近上方的环境，可改善多层阻挡涂层抵抗气候或抵抗其他潜在苛刻和/或化学侵蚀性环境条件的长期耐用性。再一次， 不限制本专利技术于任何理论推测，在本专利技术的该实施方式中，二氧化钛层化学地保护下面的氧化铝层，然后这赋予多层涂层良好的扩散阻挡性能。即，二氧化钛层用作抵抗来自环境的化学物质的弹性材料(resilient material)。这使得氧化铝层能够在二氧化钛层下具有良好的阻挡性能以更好地维持它的结构，这延长了多层涂层的寿命。根据本专利技术的一种实施方式，分别地，通过从水和四氯化钛中选择第一前体或第三前体而第二前体或第四前体是来自水和四氯化钛的另外一个，沉积二氧化钛层。根据本专利技术的另一种实施方式，分别地，通过从水和三甲基铝中选择第一前体或第三前体而第二前体或第四前体是来自水和三甲基铝的另外一个，沉积氧化铝层。四氯化钛和水是这样的前体，其可用于沉积二氧化钛以便二氧化钛层的生长基本上通过在沉积表面上的化学表面反应而发生。相应地三甲基铝和水是这样的前体，其可用于沉积本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·斯奈克，N·埃索马克，J·毛拉，O·扎哈，M·普特康恩，R·托恩韦斯特，M·索德兰德，
申请(专利权)人：贝尼科公司，
类型：发明
国别省市：