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WO2008145397A1 - Verfahren zur herstellung von titanoxidschichten - Google Patents

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WO2008145397A1
WO2008145397A1 PCT/EP2008/004339 EP2008004339W WO2008145397A1 WO 2008145397 A1 WO2008145397 A1 WO 2008145397A1 EP 2008004339 W EP2008004339 W EP 2008004339W WO 2008145397 A1 WO2008145397 A1 WO 2008145397A1
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WO
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titanium oxide
substrate
less
glass
deposition
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PCT/EP2008/004339
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French (fr)
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Thomas Neubert
Frank Neumann
Michael Vergöhl
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Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
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    • C23C14/58—After-treatment
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    • C23C14/58—After-treatment
    • C23C14/5846—Reactive treatment
    • C23C14/5853—Oxidation

Definitions

  • the present invention will be described with reference to an embodiment.
  • the method according to the invention is designed such that it can be carried out in a vacuum coating system known to the person skilled in the art (in particular, for example, a device for electron beam vapor deposition).
  • a vacuum coating system known to the person skilled in the art (in particular, for example, a device for electron beam vapor deposition).
  • the corresponding, underlying device is thus not described in detail in the present invention, only the process parameters for carrying out the method according to the invention in such a device are shown.
  • the process according to the invention which is described in more detail below and the titanium oxide layers obtained therefrom have the following advantages over the titanium oxide coatings known from the prior art:
  • the measured activities of the coatings according to the invention are up to a factor of 100 higher than the activities of comparable (ie same thickness and same composition exhibiting) titanium oxide layers of the prior art, which by means of the previously known Way controlled vapor deposition process can be generated.
  • PVD vacuum deposition devices
  • the titanium oxide layers produced according to the invention have high transparency in the visible and in the near infrared spectral range and are thus also suitable for optical applications (for example optical filters, lenses, mirrors, viewing windows, instrument covers).
  • Diffusion barrier or barrier layer in particular SiO 2 , Al 2 O 3 , SiN x or AlN can be deposited. Particular preference is given to depositing silicon dioxide SiO 2 .
  • a barrier layer having a mean refractive index which is between that of the TiO 2 and that of the substrate an improvement in color neutrality can also be achieved. This is possible, for example, by means of an Al 2 O 3 intermediate layer (layer between substrate and applied titanium oxide coating) or else by intermediate layers consisting of mixtures which have a refractive index of between 1.7 and 2.0.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum vakuumbasierten Abscheiden einer Titanoxidschicht aus der Gasphase auf einem Substrat, wobei von einer titanoxidhaltigen Quelle mit einer Abscheiderate von kleiner als 25 nm/s, in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre und bei einer Substrattemperatur von kleiner als 500 °C abgeschieden wird und wobei nach dem Abscheiden das beschichtete Substrat über einen Zeitraum von mindestens 30 min in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre bei Temperaturen zwischen 200 °C und 1000 °C wärmebehandelt wird.

Description

VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON TITANOXIDSCHICHTEN
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Titanoxidschichten und auf gemäß einem solchen Verfahren hergestellte Titanoxidschichten. Die erfindungsgemäß hergestellten Titan- oxidbeschichtungen sind transparent und weisen eine sehr hohe photokatalytische Aktivität auf.
Unter Photokatalyse versteht man eine chemische Reaktion, welche durch Licht auf speziellen (photokataly- tischen) Oberflächen ausgelöst wird. Die Geschwindig- keit einer solchen chemischen Reaktion hängt dabei sehr stark von der Beschaffenheit des Materials der Oberfläche (also beispielsweise von der chemischen Zusammensetzung, der Rauhigkeit und den kristallinen Strukturen) und von der Wellenlänge sowie der Inten- sität des auftreffenden Lichts ab. Das wichtigste photokatalytische Material ist Titandioxid, welches in der anatasen Kristallphase vorliegt (weitere bekannte photokatalytische Materialien sind Zinkoxid, Zinnoxid, Wolframoxid, K4NbO7 und SrTiO3) . Zum Auslö- sen der photokatalytischen Reaktion wird meist UV- Licht oder kurzwelliges, sichtbares Licht verwendet. Durch die Photokatalyse ist es möglich, nahezu sämtliche organischen Materialien abzubauen bzw. zu oxi- dieren. Verbunden mit dem photokatalytischen Effekt ist häufig eine starke Hydrophilisierung der Oberfläche (insbesondere bei Verwendung von Titandioxid) . Der Kontaktwinkel für Wasser sinkt hierbei auf unter 10°, was sich z.B. für Antibeschlagbeschichtungen ausnutzen lässt.
Der Markt für gängige photokatalytische Beschichtun- gen wird sehr stark vom Titandioxid dominiert, wobei vielfältige Beschichtungstechniken zur Anwendung kommen. Sehr häufig angewandt werden Sol-Gel-Techniken, bei denen feine kristalline Titandioxidpartikel in einer Dispersion auf der zu beschichtenden Oberfläche (Substrat) aufgetragen werden. Es sind auch Beschich- tungsverfahren aus der Gasphase bekannt, insbesondere mit Hilfe der Sputterdeposition oder dem Hochraten- Elektronenstrahlverdampfen.
Wichtige Einsatzgebiete von erfindungsgemäßen photokatalytischen Materialien sind selbstreinigende Gläser, beispielsweise Architektur- bzw. Gebäudevergla- sungen oder Fahrzeugverglasungen, selbstreinigende und hydrophile optische Bauelemente, wie Brillen, Spiegel, Linsen, optische Gitter, antibakterielle 0- berflächen, Antibeschlagbeschichtungen (wie beispielsweise bei Brillen oder Kfz -Außenspiegeln) , O- berflachen zur photokatalytischen Reinigung von Luft (beispielsweise zum Abbau von Stickoxiden oder Ziga- rettenrauch) und/oder von Wasser (hier z.B. der Abbau von giftigen, chemischen, organischen Verunreinigungen in Kläranlagen) , superhydrophile Oberflächen oder die Zersetzung von Wasser zur Wasserstoffgewinnung . Superhydrophilität bedeutet hierbei, dass der Wasserkontaktwinkel kleiner 10° beträgt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von Titanoxidbeschichtungen zur Verfügung zu stellen, welche eine sehr hohe pho- tokatalytische Aktivität aufweisen und welches mit kommerziellen, bekannten Vakuumbeschichtungsanlagen durchführbar ist. Aufgabe der Erfindung ist es darü- berhinaus, entsprechende Titanoxidbeschichtungen zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 sowie durch eine Titanoxidschicht gemäß Anspruch 15 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungs- gemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Titanoxidschichten ergeben sich jeweils aus den abhängigen Ansprüchen. Verwendungen der erfindungsgemäßen Titan- oxidschichten ergeben sich aus Anspruch 19.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben. Das erfindungsgemäße Verfahren ist hierbei so ausgebildet, dass es in einer dem Fachmann bekannten Vakuumbeschichtungs- anlage (insbesondere beispielsweise einer Vorrichtung zum Elektronenstrahlbedampfen) ausgeführt werden kann. Die entsprechende, zugrundeliegende Vorrichtung wird somit in der vorliegenden Erfindung nicht näher beschrieben, es werden lediglich die Verfahrensparameter zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfah- rens in einer solchen Vorrichtung dargestellt. Das nachfolgend noch näher beschriebene, erfindungs- gemäße Verfahren sowie die daraus erhaltenen Titanoxidschichten weisen gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Titanoxidbeschichtungen die folgen- den Vorteile auf:
• Die Titanoxidbeschichtungen weisen eine sehr hohe photokatalytische Aktivität auf : Die gemessenen Aktivitäten der erfindungsgemäßen Beschichtungen liegen bis zu einem Faktor von 100 höher als die Aktivitäten vergleichbarer (d.h. gleiche Dicke und gleiche Zusammensetzung aufweisender) Titanoxidschichten aus dem Stand der Technik, welche mittels der auf vorbekannte Art und Weise gesteuerten Gasphaseabscheidungsverfahren erzeugt werden. • Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit kommerziellen, bekannten Vakuumbeschichtungsanlagen (PVD-Gasphaseabscheidungsvorrichtungen, PVD = engl. Physical Vapor Deposition) durchgeführt werden. • Die erfindungsgemäß hergestellten Titanoxidschichten besitzen eine hohe Transparenz im sichtbaren und im nahen infraroten Spektralbereich und sind somit auch für optische Anwendungen (beispielsweise optische Filter, Linsen, Spiegel, Sichtfenster, Instrumentenabdeckungen) geeignet.
• Die erfindungsgemäßen Schichten weisen eine hohe Härte auf und bieten somit eine große mechanische Abrieb- und Kratzbeständigkeit.
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand eines ausführlichen Ausführungsbeispiels beschrieben:
Erfindungsgemäß werden in einem Vakuumbeschichtungs- prozess, bevorzugt in einem PVD-Beschichtungsprozess und hier insbesondere bevorzugt mittels Elektronen- strahlverdampfen Titanoxidschichten (TiOx) mit x ≤ 2 von einer TiOx-haltigen Quelle (welche bevorzugt Ti3O5 umfasst) mit einer Schichtdicke von wenigen Nanome- tern bis etwa 1000 nm, bevorzugt von etwa 5 bis 500 nrn und insbesondere bevorzugt von 100 nm bis 150 nm, abgeschieden. Die Abscheidung erfolgt hierbei auf temperaturbeständigen bzw. temperaturstabilen Substraten (beispielsweise Glas, Keramik, Metall oder auch Verbünde hieraus) mittels der vorbeschriebenen physikalischen Gasphaseabscheidungsverfahren, insbe- sondere hier neben der Elektronenstrahlverdampfung mittels Sputterdeposition, mittels anderer Aufdampftechniken oder auch mittels Hohlkathodenverfahren.
Im Falle von Substratmaterialien, von denen Elemente (beispielsweise Natrium) durch Diffusion in die aufgedampfte Titanoxidbeschichtung gelangen können, erfolgt vor dem Abscheiden der Titanoxidbeschichtung zunächst das Abscheiden einer dielektrischen Diffusionssperre auf dem Substrat (ebenfalls mittels der be- kannten Gasphaseabscheidungsverfahren) . Als solche
Diffusionssperre oder Barriereschicht kann insbesondere SiO2, Al2O3, SiNx oder AlN abgeschieden werden. Besonders bevorzugt wird Siliziumdioxid SiO2 abgeschieden. Im Falle einer Barriereschicht mit einem mittleren Brechungsindex, der zwischen dem des TiO2 und dem des Substrats liegt, kann darüberhinaus auch eine Verbesserung der Farbneutralität erfolgen. Dies ist z.B. möglich durch eine Al2O3-Zwischenschicht (Schicht zwischen Substrat und aufgebrachter Titan- oxidbeschichtung) oder auch durch Zwischenschichten bestehend aus Mischungen, die einen Brechungsindex zwischen 1,7 und 2,0 aufweisen.
Erfindungsgemäß erfolgt die Abscheidung der Titan- oxidschicht bei einer geringen Beschichtungsrate von bevorzugt < 10 nm/sec (besonders bevorzugt < 2 nm/sec oder sogar < 0,5 nm/s) . Die Leistungssteuerung für die Verdampfungsquelle kann hierbei über in situ Messungen der Beschichtungsrate mittels eines Schwingquarzes geregelt werden. Die Beschichtungsratenrege- lung kann mit einem Depositionscontroller mittels
Schwingquarzschichtdickenmonitor durchgeführt werden. Hierbei wird erfindungsgemäß das Substrat bevorzugt auf einer niedrigen Temperatur, also auf einer Temperatur von < etwa 4000C und bevorzugt von < etwa 1000C gehalten, so dass amorphe TiOx-Schichten erzeugt werden.
Erfindungsgemäß wird bei einer sauerstoffhaltigen Niederdruckatmosphäre, bevorzugt bei Drücken von < 10"3 mbar, besonders bevorzugt bei einem Wert von zwischen 10"4 mbar und 5*10"4 mbar, beschichtet.
Aufgrund der vorbeschriebenen Verfahrensparameter der Beschichtungsphase ist es möglich, röntgenamorphe Ti- tanoxidschichten mit geringer Dichte abzuscheiden.
Soll die abgeschiedene Titanoxidbeschichtung später als Antireflexbeschichtung eingesetzt werden, so ist es vorteilhaft, ein Schichtsystem abzuscheiden. Das Schichtsystem besteht hierbei bevorzugt aus einem Schichtstapel aus mindestens einer hochbrechenden (z.B. TiO2 aufweisenden) und mindestens einer niedrigbrechenden Schichtkomponente (welche beispielsweise SiO2 aufweist) . Die genau benötigten Schichtdicken der einzelnen Schichten lassen sich hierbei in Abhängigkeit vom Anwendungszweck jeweils durch Simulationsrechnungen ermitteln. Die Anzahl der insgesamt verwendeten Einzelschichten des Schichtsystems hat Einfluss auf die Qualität des Antireflexsystems (je mehr verwendete, aufeinander aufgebrachte Einzelschichten, desto besser ist im allgemeinen die Quali- tät des Antireflexsystems) . In der Praxis reichen für einfache Antireflexschichtsysteme bereits vier Einzelschichten. Vorteilhafterweise werden hierbei alternierend hochbrechende und niedrigbrechende Schich- ten aufeinander angeordnet (d.h. einer hochbrechenden Schicht folgt eine niedrigbrechende, dann wieder eine hochbrechende usw. ) . Bei einem solchen Schichtsystem wird vorteilhafterweise als oberste (d.h. substratfernste) Schicht eine etwa 10 nm dicke Titanoxid- schicht abgeschieden.
Ebenso kann es vorteilhaft sein, beim Herstellen einer erfindungsgemäßen Beschichtung während des Prozesses aus einer zweiten Quelle einen organischen Be- standteil ko- zu-verdampfen. Der ko-verdampfte Bestandteil wird hierbei durch den anschließenden Tempervorgang (siehe nachfolgende Beschreibung) herausgelöst, so dass vorteilhafterweise eine poröse Schicht entsteht. Bei dem ko-verdampften organischen Material handelt es sich bevorzugt um organische
Farbpigmente (z.B. Phthalocyanine, Azofarbstoffe und/oder Perylene) . Alternativ hierzu oder auch zusätzlich kann zur Steigerung der Aktivierbarkeit bei langwelliger Anregung auch ein anorganisches Material ko-verdampft werden; dabei kann es sich beispielsweise um V, W, Co, Bi, Nb, Mn handeln.
Ein solches Ko-Verdampfen aus einer zweiten (oder dritten) Quelle kann somit insbesondere erfolgen, um bei einer erfindungsgemäß abgeschiedenen Titanoxidschicht eine hohe Aktivierbarkeit bei langwelliger Anregung zu erzeugen.
Nach dem vorbeschriebenen Beschichtungsprozess er- folgt erfindungsgemäß eine Wärmebehandlung des beschichteten Bauteils an einer sauerstoffhaltigen At- mosphäre . Diese Wärmebehandlung erfolgt vorteilhafterweise bei einer nahezu konstanten Temperatur und bei Temperaturen zwischen 300 und 800 0C, bevorzugt zwischen 500 und 700 0C, besonders bevorzugt bei 600 0C, und bei Normaldruck. Der bevorzugte Sauerstoffanteil der sauerstoffhaltigen Atmosphäre beträgt hierbei zwischen 10 und 30 Vol.-%, besonders bevorzugt 27 Vol.-%. Es kann auch in Luft wärmebehandelt werden. Die Wärmebehandlung erfolgt hierbei über mindestens 1/2 h, vorteilhafterweise über etwa 1 h.
Aufgrund des zweiten wesentlichen erfindungsgemäßen Schrittes der Wärmebehandlung werden Oxidations- und Kristallisationsprozesse in den Schichten ausgelöst, bei welchen reinanatase TiO2-Kristallite erzeugt werden. Figur 1 zeigt hierzu das bei einer Röntgenbeu- gung gemäß der Bragg-Gleichung
nλ = 2dsin(Θ)
erhaltene Beugungsbild, wobei λ die Wellenlänge der auf die erfindungsgemäß hergestellte Titanoxidschicht eingestrahlten Röntgenstrahlung, d der Abstand der Netzebenen der Kristallite, Θ der Winkel, unter dem die Strahlung auf die Netzebene auftritt und n eine ganze Zahl ist.
Figur 1 zeigt auf der Abszisse den Winkel 20 und auf der Ordinate die reflektierte Röntgenintensität . Die einzelnen dargestellten Kurven zeigen die entsprechende Beugungsintensität in Abhängigkeit von einer einstündigen Wärmebehandlung bei unterschiedlichen Temperaturen (die Hauptmaxima entsprechen hier der 101- und der 112-Netzebene) . Die gezeigten Röntgen- diffraktogramme wurden für wärmebehandelte TiO2- Schichten auf Glas ermittelt. Figur 2 zeigt für das vorbeschriebene Beispiel nach Figur 1 die Kristallitgröße D (in nm) , die mit wachsender Temperatur der Wärmebehandlung zunimmt .
Figur 3 zeigt für das Beispiel gemäß Figuren 1 und 2 die gemessene photokatalytische Aktivität nach der Wärmebehandlung ebenfalls in Abhängigkeit der Behandlungstemperatur (einstündige Wärmebehandlung, Angaben auf der Abszisse in 0C) . Wie den Figuren 2 und 3 zu entnehmen ist, steigt die gemessene photokatalytische Aktivität mit wachsender Kristallitgröße bzw. mit wachsender Temperatur (hiermit steigt die Kristallitgröße an, vgl. Figur 2) zunächst steil an, fällt dann aber für Temperaturen über 700 0C wieder stark ab. Überraschenderweise existiert offenbar ein Optimum für die Behandlungstemperatur der Wärmebehandlung, welches im hier beschriebenen Beispiel bei etwa 600 0C liegt. Im hier beschriebenen Beispiel wurde mittels Elektronenstrahlverdampfen das Quellmaterial Ti3O5 verdampft (Substratmaterial: Quarzglas). Die Beschichtungsrate betrug 0,2 nm/sec bei einem Abstand von Quelle und Substrat von 55 cm und einem Sauer- stoffpartialdruck von 2*10"4 mbar. Die aufgedampfte Schichtdicke betrug 300 nm.
Es wurde darüberhinaus festgestellt, dass es besonders vorteilhaft ist, bezüglich der Wärmebehandlung eine hohe Aufheiz- und Abkühlrate für das beschichte- te Substrat anzuwenden (bevorzugt von > 100 °C/min) , also das Substrat schnell aufzuheizen und am Ende der Wärmebehandlung schnell wieder abzukühlen, um eine hohe photokatalytische Aktivität zu realisieren.
Wegen der für Aufdampfprozesse typischen geringen
Dichte der Schichten sind die bei der optimalen Tempe- ratur (hier etwa 600 0C) wärmebehandelten Schichten porös und besitzen somit eine große Oberfläche, welche für photokatalytische Reaktionen zur Verfügung steht. Dies erklärt zusammen mit der Kristallinität die gute photokatalytische Aktivität der Schichten. In photoka- talytischen Abbaumessungen (beispielsweise photokata- lytischer Abbau von Stearinsäure) konnte gezeigt werden, dass derartig hergestellte Schichten eine höhere photokatalytische Aktivität besitzen als andere, mit nicht-erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte, vergleichbare Schichten (siehe hierzu Figur 4, welche diverse transparente photokatalytische TiO2-Beschich- tungen bezüglich ihrer photokatalytischen Aktivität vergleicht; die Probe 4 (Abszisse: Probennummer) ent- spricht hierbei der erfindungsgemäßen Beschichtung) .
Wie bereits dargestellt, lassen sich erfindungsgemäß insbesondere Gläser oder temperaturstabile Keramiken mit einer Beschichtung, insbesondere auch einer Anti- reflexbeschichtung, versehen. Bei den Gläsern kann es sich insbesondere um Brillenglas, Fensterglas, Glas von Haushaltsgegenständen (beispielsweise für Instrumentenabdeckungen bei Herden oder ähnlichem) oder um Glas von Beleuchtungsgegenständen, wie insbesondere Lampen oder Leuchten, handeln.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum vakuumbasierten Abscheiden einer Titanoxidschicht aus der Gasphase auf einem Substrat,
wobei von einer titanoxidhaltigen Quelle mit ei- ner Abscheiderate von kleiner als 10 nm/s, in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre und bei einer Substrattemperatur von kleiner als 500 0C abgeschieden wird und
wobei nach dem Abscheiden das beschichtete Sub- strat über einen Zeitraum von mindestens 30 min in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre bei Temperaturen zwischen 200 0C und 1000 0C wärmebehandelt wird.
2. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet, dass
bei einer Substrattemperatur von kleiner 400 0C, bevorzugt von kleiner 200 0C, bevorzugt von kleiner 100 0C abgeschieden wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü- che,
dadurch gekennzeichnet, dass
in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre bei einem Druck von kleiner als 510"3 mbar, bevorzugt von kleiner als 10"3 mbar, bevorzugt von kleiner als 5 10"4 mbar und größer als 10~4 mbar, besonders bevorzugt von 210"4 mbar abgeschieden wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre bei Temperaturen zwischen 300 0C und 800 0C, bevorzugt zwischen 400 °C und 750 0C, bevorzugt zwischen 500 0C und 700 0C, bevorzugt zwischen 550 0C und 650 0C, besonders bevorzugt bei 600 0C wärmebehandelt wird
und/oder
dass in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre bei einem Sauerstoffvolumenanteil zwischen 5% und 40%, bevorzugt zwischen 10% und 30%, bevorzugt zwischen 25% und 28%, besonders bevorzugt von 27% wärmebehandelt wird
und/oder
dass die zur Wärmebehandlung verwendete sauer- stoffhaltige Atmosphäre Luft ist
und/oder
dass bei Normaldruck wärmebehandelt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die titanoxidhaltigen Quelle TiOx mit x<2 , bevorzugt Ti3O5, enthält oder daraus besteht.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Dauer der Wärmebehandlung mindestens 45 min und höchstens drei Stunden, bevorzugt mindestens
50 min und höchstens 1.5 Stunden, bevorzugt zwischen 55 min und 75 min, besonders bevorzugt eine Stunde beträgt.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü- che,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Abscheiderate kleiner als 5 nm/s, bevorzugt kleiner als 2 nm/s, besonders bevorzugt kleiner als 0,5 nm/s, beträgt.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Titanoxidschicht mit einer Dicke > 0 nm und < 2000 nm, bevorzugt ≥ 2 nm und < 1000 nm, be- vorzugt > 5 nm und < 500 nm, bevorzugt > 200 nm und < 300 nm abgeschieden wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
auf einem Glas, einer Keramik oder einem Metall oder einem Verbund aus mindestens einem der vorgenannten Materialien als Substrat abgeschieden wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch
ein Abscheiden mittels eines physikalischen Gas- phasenabscheidungsprozesses (PVD-Verfahren) , insbesondere mittels Sputterdeposition, mittels eines Hohlkathodenverfahrens oder mittels einer Aufdampftechnik wie thermisches Verdampfen, E- lektronenstrahlverdampfen, Laserstrahlverdampfen oder Lichtbogenverdampfen.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das beschichtete Substrat bei im Wesentlichen konstanter Temperatur wärmebehandelt wird, wobei die Aufheizrate zum Einstellen dieser im Wesentlichen konstanten Temperatur größer als 50 0C pro Minute, bevorzugt größer als 100 0C pro Minute beträgt
und/oder
dass die Abkühlrate für das beschichtete Substrat am Ende seiner Wärmebehandlung größer als 50 0C pro Minute, bevorzugt größer als 100 0C pro Minute beträgt .
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch
das Ko-Abscheiden, insbesondere das Ko- Verdampfen, eines anorganischen Materials aus einer zweiten Quelle, wobei das anorganische Material insbesondere V,' W, Co, Bi, Nb und/oder Mn umfasst .
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü- che,
dadurch gekennzeichnet, dass
vor dem Abscheiden der Titanoxidschicht auf dem Substrat eine dielektrische Diffusionssperrschicht, welche bevorzugt SiO2, Al2O3, Si3N4 und/oder AlN und besonders bevorzugt SiO2 ura- fasst, abgeschieden wird.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein mehrere Einzelschichten aufweisendes
Schichtsystem auf dem Substrat abgeschieden wird, wobei bevorzugt die substratfernste Schicht eine Dicke von größer 2 und kleiner 200 nm, bevorzugt größer 5 und kleiner 50 nm, bevor- zugt 10 nm aufweist und/oder wobei bevorzugt alternierend hochbrechende, insbesondere TiO2 aufweisende, Schichten und niedrigbrechende, insbesondere SiO2 aufweisende, Schichten abgeschieden werden.
15. Auf einem Substrat ausgebildete Titanoxidschicht
erhältlich durch
das Abscheiden des Materialdampfes einer titan- oxidhaltigen Quelle in einer Vakuumkammer mit einer Abscheiderate von kleiner als 25 nm/s, in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre und bei ei- ner Substrattemperatur von kleiner als 400 0C und
die Wärmebehandlung des beschichteten Substrats nach dem Abscheiden über einen Zeitraum von min- ■ destens 30 min in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre und bei Temperaturen zwischen 400 0C und 700 0C.
16. Auf einem Substrat ausgebildete Titanoxidschicht nach dem vorhergehenden Anspruch
dadurch gekennzeichnet, dass
die Titanoxidschicht mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 2 bis 14 erhältlich ist.
17. Auf einem Substrat ausgebildete Titanoxidschicht nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, dass
das Substrat ein Glaselement, insbesondere Gebäudeglas wie beispielsweise Fensterglas, Autoglas, Spiegelglas, Brillenglas, Glas von Haus- haltsgegenständen und/oder Möbeln oder Glas von
Beleuchtungsgegenständen wie beispielsweise Lampen oder Leuchten, umfasst
oder
dass das Substrat ein optisches Bauelement oder Bauteil, insbesondere eine Brille, einen Spiegel, insbesondere einen Kfz-Außenspiegel , eine Linse oder ein optisches Gitter, umfasst
oder
dass das Substrat eine Keramik umfasst.
18. Antireflexbeschichtung, Antibeschlagbeschich- tung, antibakteriell wirkendes Oberflächenelement, photokatalytisch luft- und/oder wasserrei- nigendes Oberflächenelement, superhydrophiles
Oberflächenelement oder zur Zersetzung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff ausgebildetes Oberflächenelement
gekennzeichnet durch
eine Titanoxidschicht nach einem der Ansprüche
15 und 16.
19. Verwendung einer nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche hergestellten Titanoxidschicht und/oder einer Titanoxidschicht nach ei- nem der Ansprüche 15 und 16 im Bereich von Gebäudeglas wie beispielsweise Fensterglas, Autoglas, Spiegelglas, insbesondere Kfz-Außenspiegelglas, Brillenglas, Glas von Kopierern, Kameraobjektiven, Haushaltsgegenständen, wie z.B. Herden, und/oder Möbeln oder Glas von Beleuchtungsgegenständen wie beispielsweise Lampen oder Leuchten, im Bereich von optischen Bauelementen oder Bauteilen, insbesondere von Linsen oder optischen Gittern, im Bereich von Keramiken, im Bereich von Schmuck oder im Bereich von Antire- flexbeSchichtungen, Antibeschlagbeschichtungen, antibakteriell wirkenden Oberflächen, photokatalytisch luft- und/oder wasserreinigenden Oberflächen, superhydrophilen Oberflächen oder zur Zersetzung von Wasser zu Wasserstoff und Sauerstoff ausgebildeten Oberflächen.
PCT/EP2008/004339 2007-06-01 2008-05-30 Verfahren zur herstellung von titanoxidschichten Ceased WO2008145397A1 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
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EP08758909A EP2155922A1 (de) 2007-06-01 2008-05-30 Verfahren zur herstellung von titanoxidschichten

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