[发明专利]高度吸收层系统、其制造方法和适用于其的溅射靶材

说明书

本发明涉及一种光吸收层系统，其由至少两个层组成，其中，一个层为面向观测者且由介电材料制成的抗反射层，和至少一个其它层为背对所述观测者的吸收层并由具有亚化学计量氧含量的氧化物或氮氧化物制成。在380nm与780nm之间的波长范围中，所述层系统大体上具有小于1％的可视透射Tv和小于6％的可视反射Rv，且所述层系统的特征为在波长为550nm的情况下至少0.70的卡帕吸收指数。

技术领域

本发明涉及一种高度吸收层系统，其由至少两个层组成，其中，一个层为面向观测者且由介电材料制成的抗反射层，和至少另一个为背对观测者的吸收层。

此外，本发明涉及一种用于生产所述层系统的方法，其包括通过在含氩的溅射环境中通过对溅射靶材进行DC或MF溅射的方式来沉积吸收层，且本发明涉及一种适合用于执行所述方法的溅射靶材。

背景技术

光吸收层系统是例如通过以阴极雾化(溅射)的方式沉积连续层来生产的。固体(溅射靶材)的原子或化合物在此通过以富能离子(一般为稀有气体离子)的轰击喷射并进入气相。气相中的原子或分子最终通过冷凝沉积到位于溅射靶材附近的衬底上并在所述衬底处形成一层。在“直流电压溅射”或“DC溅射”(直流溅射)中，在作为阴极的靶材和阳极(通常为系统外壳)之间施加直流电压。通过惰性气体原子的冲击离子化，在抽真空气室中形成低压等离子体，通过施加的DC电压加速所述等离子体的带正电成分作为朝向靶材的永久粒子流，且在冲击时将所述粒子推出靶材外，这些粒子又朝向衬底移动并沉积在所述衬底处作为一层。

DC溅射需要导电靶材材料，原因是，否则的话，靶材将由于永久的带电粒子流而载有带电的粒子，且将因此补偿直流电场。另一方面，所述溅射方法特别适合用于以经济方式提供特别高质量的层，从而其使用为所需要的。这种情况对于技术上相关的MF溅射也是适用的，其中两种溅射靶材交替地作为阴极和阳极在kHz节律中切换。

光吸收层系统用于各种应用，例如用于太阳能热应用或结合液晶显示器的所谓“黑色基质”层。

在太阳能吸收层中，层结构通常包括金属陶瓷层和定位于所述金属陶瓷层下方的金属饰面层，其充当选择性反射镜。嵌入金属陶瓷层中的导电或金属粒子具有通常为5-30nm的直径。在太阳光谱范围(大约350nm至1500nm)内，这些层堆叠具有高吸收度，而所述层堆叠在红外光谱范围内的吸收度低。对于其工业制造，通常使用电镀涂层技术以及PVD方法。所述层堆叠的实例为Ni/NiO+Al和TiNx/TiO₂+Cu。通过Kennedy,C.E.的“-Review ofMid-to High-Temperature Solar Selective Absorber Materials；NREL TechnicalReport(2002年7月)”给出当前概述。

“金属陶瓷层系统”也是已知的，其中金属相的部分嵌入氧化基质中。然而，所述金属陶瓷层系统是难以蚀刻的，因为氧化物和嵌入的金属粒子需要不同蚀刻剂且氧化物一般需要氟离子。还证明了等离子体蚀刻是困难的。举例来说，在由氧化物和贵金属组成的组合中，主要蚀刻掉氧化物，从而金属粒子保留且因此污染溅射系统和后续的衬底。这对于(例如使用氢氟酸)的湿式化学蚀刻也是适用的。

此外，特别直到5代衬底所使用的基于Cr的“黑色基质层”具有在湿式化学蚀刻期间可能形成有毒Cr-Vl化合物的缺点。

发明内容

针对上文所论述的原因，需要在可见光谱范围内展示高吸收和低反射并此外在不形成有毒物质且无粒子残留物的情况下可经蚀刻的层结构。金属层或子层不满足此前提。

另一方面且在某种程度上与其不一致，出于质量的原因，所述层能够优选地能够通过DC或MF溅射(其预先假定导电靶材材料)生产。

因此，本发明的目标为提供满足这些要求的一种层系统和一种适合用于其生产的溅射靶材。

此外，本发明的目标为指示根据本发明的层系统的使用。