JP3524552B2

Material of chemical compounds with a metal in group iv a of the periodic system, nitrogen and oxygen and process for producing it

Abstract

The invention relates to a material containing chemical compounds and placed between one or several metals of group IV A of the periodic system, nitrogen and oxygen. In this material it is possible to adjust the optical and electrical properties over a wide range by means of small cavities without having to change the chemical composition. The material is particularly suitable as selective radiation converter in the solar energy and nuclear power station industry. Besides other production processes, it can be deposited as a thin film on substrates by reactive vacuum metallisation.

JP3524552B2, drawing sheet 1
Sheet 1 of 16

Term

Term ended

Expired 19 December 2014, 11.8 years ago.

  1. Priority
  2. Filed
  3. Granted
  4. Expired
  5. Today

27 claims: 4 independent, 23 dependent

  1. 1
    (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】周期律表IV A族の1又はそれ以上の金属(M)、窒素(N)及び酸素(O)の化合物を含有する物質であって、 2~45%の容量が空隙で形成され、その大きさが(0.5nm) 3 ~(100nm) 3 の範囲にあり、そして残りの容量が、周期律表IV A族の金属と窒素と酸素の比が1:(0.1~1.7):(0.1~1.7)の組成物を示し、式MN x O y (X,Y=0.1~1.7)の物質であることを特徴とする物質。
  2. 2
    【請求項2】残りの容量が1又はそれ以上の以下の化学的化合物:-MN x ここでxは0.7~1.2, -MO x ここでxは0.7~1.2, -M-O系のマグネリ相(M n O 2n-1 ), -MO 2 , -M 2 N, この場合、Mは周期律表IV A族の金属である、ことを特徴とする請求項1記載の物質。
  3. 3
    【請求項3】周期律表IV A族の金属が、チタン、ジルコニウム、ハフニウム又はそれらの金属の2又は3種の混合物であることを特徴とする請求項1記載の物質。
  4. 4
    【請求項4】金属の炭素化合物の少量を更に含有することを特徴とする請求項1記載の物質。
  5. 5
    【請求項5】化合物は結晶質又は非晶質であることを特徴とする請求項1記載の物質。
  6. 6
    【請求項6】空隙はフラクタルサイズ分布を示すことを特徴とする請求項1記載の物質。
  7. 7
    【請求項7】X線波長が0.0709nmでの屈折率の実部が、0.9999984~0.9999973の範囲にあることを特徴とする請求項1記載の物質。
  8. 8
    【請求項8】0.5~4.5μmの範囲の波長についての複素値の屈折率が、典型的な金属的挙動も典型的な誘電的挙動も示さないことを特徴とする請求項1記載の物質。
  9. 9
    【請求項9】物質の質量密度が3.7~4.5g/cm 3 の範囲にあることを特徴とする請求項1記載の物質。
  10. 10
    【請求項10】薄層として、3nm~3mmの範囲の厚さのものが存在することを特徴とする請求項1記載の物質。
  11. 11
    【請求項11】薄層として、30~120nmの厚さのものが存在すること特徴とする請求項1記載の物質。
  12. 12
    【請求項12】物質は粉末又はガラス形態で存在することを特徴とする請求項1記載の物質。
  13. 13
    【請求項13】薄層の抵抗率が30~30,000μΩ・cmの範囲にあることを特徴とする請求項1記載の物質。
  14. 14
    【請求項14】薄層は、モリブデン、銀、金、銅、アルミニウム、タングステン、ニッケル、クロム、ジルコニウム、チタン、ハフニウム、タンタル、ニオブ、バナジウム、鉄又はそれらの合金から成る金属性基体に塗布されていることを特徴とする請求項1ないし13いずれか1項に記載の物質。
  15. 15
    【請求項15】薄層は基体の粗面に形成され、この表面の粗度は平均レベルからの偏差である統計的分布により特徴付けられ、この分布の標準偏差は0~1500nmの範囲にあることを特徴とする請求項14記載の物質。
  16. 16
    【請求項16】薄層はSiO 2 ,ZrO 2 ,HfO 2 ,Al 2 O 3 ,又はY 2 O 3 から選択される1又はそれ以上の酸化物の少なくとも1つの別の層で被覆される請求項1ないし15いずれか1項に記載の物質。
  17. 17
    【請求項17】放射線エネルギが物質中に吸収されて、物質が加熱され、その結果熱エネルギが熱媒体に伝えられて取り出されることを特徴とする放射線エネルギを熱エネルギに変換する吸収体としての請求項1ないし16いずれか1項に記載の物質を使用する方法。
  18. 18
    【請求項18】物質が任意の形状寸法の金属基体へ薄層として適用され、この薄層の厚さは薄層と基体との両方が特定の波長を吸収して、入射放射線を熱エネルギに変換することを特徴とする請求項17記載の物質を使用する方法。
  19. 19
    【請求項19】物質において、空隙が20~30%の容積から成り、層の厚さが40~70nmであり、金属性基体として銅、モリブデン又はアルミニウムが用いられることを特徴とする請求項18記載の物質を使用する方法。
  20. 20
    【請求項20】60~140nmの厚さのSiO 2 から成る反射防止層が使用されることを特徴とする請求項19記載の物質を使用する方法。
  21. 21
    【請求項21】物質が基体に15~100nmの厚さに塗布され、この物質と基体との総合体は干渉効果の手段によって色の視覚的印象を生ずることを特徴とする装飾層としての請求項1ないし16いずれか1項に記載の物質を使用する方法。
  22. 22
    【請求項22】物質及び基体が薄い、好ましくは部分的に透明な層で被覆されていることを特徴とする請求項21記載の物質を使用する方法。
  23. 23
    【請求項23】医薬の分野で用いられるデバイス(device)及びインプラント(implant)が物質の薄い層で被覆されていることを特徴とする抗微生物質を製造するための請求項1ないし16いずれか1項に記載の物質を使用する方法。
  24. 24
    【請求項24】N 2 ガス,O 2 ガス,CH 4 ガス及び希ガスの少なくとも1つを含むガス雰囲気を維持することにより周期律表IV A族からの金属を蒸着する間に、酸化物、窒化物又は炭化物の化合物が生じ、そして加熱しうる基体上への金属粒子の蒸着が、総ガス圧p tot ,蒸発速度r,基体温度T sub 及び金属源と基体の間の距離1により制御され、その場合、それらのパラメータは T sub =20~400°C, 1=0.01~1.5m, -ガスのN 2 とO 2 の分圧比:(P N2 /P O2 )=1~2,000, -p tot =2×10 -5 hPa~4×10 -2 hPa, -r=0.01~60nm/s, であり、その結果、空隙の容積割合が2~45%の層が生じ、それらの大きさは(0.5nm) 3 ~(100nm) 3 の範囲にあることを特徴とする反応性真空蒸着により請求項1~16のいずれか1項に記載の物質から成る薄層の製造方法。
  25. 25
    【請求項25】ガス雰囲気が、H 2 O及び炭素の揮発性化合物をも含有するものであることを特徴とする請求項24記載の方法。
  26. 26
    【請求項26】金属を、蒸発るつぼから平均0.01~1.5m上に位置した基体上に、真空チェンバ内で蒸発により蒸着し、ガス雰囲気を1又はそれ以上のガス供給バルブ又はガス流量計により維持し、そして分圧の測定と調整を質量分析計により行い、ガス雰囲気はN 2 ガス,O 2 ガス,CH 4 ガス及び希ガスの少なくとも1つを含み、その場合、基体加熱器は20~400°Cの範囲に調節器で基体温度を維持し、蒸発速度は石英発振器で測定し、それからの信号を調節器を介して蒸発器に伝達し、所望の蒸発速度をこのようにして設定し、その結果、請求項24に記載した塗装温度を得、全ガス圧を総ガス圧メータで補助的に決定することを特徴とする請求項24又は25記載の方法。
  27. 27
    【請求項27】蒸発は電子線蒸発器及び/又は抵抗蒸発器及び/又は誘導蒸発器により実施される請求項26記載の方法。
Independent claims27