[发明专利]用于向陶瓷材料施加压缩应力的膜

说明书

本发明涉及用于向衬底提供压缩应力的方法，其包含在沉积温度(T_d)下在陶瓷衬底上沉积膜以形成制品，在T_d下，所述膜的热膨胀系数CTE相对于所述陶瓷衬底的CTE的差值为至少1.0×10^‑6/K并且折射率差值0.10。通过将所述温度从T_d降低或升高以达到与T_d相差至少100℃的经过改变的温度(T_c)来在组成、相和微结构中的至少一个方面转换所述膜的厚度的至少一部分。膜转换条件产生这样的经过转换的膜部分：在所述T_c下，所述经过转换的膜的折射率与所述陶瓷衬底的折射率之间的差值≤|0.10|。然后将所述制品的所述温度降低到室温。

技术领域

所公开的实施例涉及陶瓷衬底上的膜，所述膜机械地强化所述陶瓷衬底，包含抗裂。

背景技术

陶瓷材料(如蓝宝石玻璃、硅基玻璃和相关材料)通常具有耐刮擦性，但是可能由于表面裂纹的传播而产生灾难性的破损。此类陶瓷材料广泛用于大量应用中，包含用于智能电话的屏幕的一种特定应用。众所周知，在陶瓷材料的表面上诱导压缩应力可以降低表面缺陷传播并引起陶瓷材料开裂的倾向。还众所周知，可以通过在材料的表面上形成膜来在其表面上引入应力。

在衬底上进行的膜沉积过程期间，可以观察到两种类型的应力：(1)由于微结构缺陷、杂质和缺陷演化而产生的固有生长应力；以及(2)由于最初沉积的膜的热膨胀系数(CTE)(α_f)与衬底的CTE(α_s)的差异而产生的热应力，其中CTE由希腊符号α表示(其通常被如此表示)。如果膜在高温下沉积，随后冷却到室温，并且所沉积膜材料的CTE小于衬底的CTE(即，CTE差值为负或(α_f-α_s)＜0)，则当冷却到室温时，膜将获得压缩应力。尽管这种方法在膜表面上赋予压缩应力，但是这种方法可能不适用于光学透视(see-through)应用，因为所沉积膜的折射率和衬底的折射率的差异可能引起对需要光学透明度的应用来说不利的光学干涉效应。

发明内容

本发明内容简要说明了本公开的性质和实质。应理解，本发明内容不应用于解释或限制权利要求的范围或含义。

所公开的实施例包含用于通过在陶瓷衬底上形成膜以在所述陶瓷衬底上产生压缩应力的方法，所述膜的折射率(n_film)与所述陶瓷衬底的折射率(以下称为n_s)紧密匹配。如本文所定义的，紧密匹配的折射率是指n_film与n_s的差值小于或等于0.10(|(n_film)-(n_s)|≤0.10)。例如，如果n_s为1.77，则n_film介于1.67与1.87之间。此外，所公开的膜的维氏硬度(Vickers hardness)值通常介于300Kg/mm²与10,000Kg/mm²之间，努氏硬度(KnoopHardness)值介于500与10,000之间或莫氏硬度(Mohs hardness)值大于6.0。