[发明专利]通过在含氧分压的环境中使用铝源在基材上生长氧化铝以产生透明的抗刮窗的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2013年3月15日提交的美国临时申请序号61/790,786的权益和优先权，其公开内容通过引用以其全文结合至本文。

发明背景

1.0公开领域

本公开涉及用于尤其是使用氧化铝层涂布材料(例如基材)以提供透明抗刮表面的系统、方法和装置。

2.0相关技术

存在许多使用玻璃的应用，包括例如在电子仪器领域中的应用。若干移动装置(例如，像手机和计算机)可采用可设置作为触摸式屏幕的玻璃屏幕。这些玻璃屏幕可易于破损或刮伤。一些移动装置使用硬化的玻璃例如离子交换玻璃，以降低表面刮伤或开裂的可能性。

然而，比起目前可用的材料，甚至更硬的和更抗刮的表面将是一种改进。比起目前已知和可用的，较硬的表面将更多地降低刮伤和开裂的可能性。降低刮伤和开裂倾向将提供更长寿命的产品。此外，降低各种利用基于玻璃的显示器的产品的可用寿命的加速损失的事件将是有利的；尤其是使用者频繁操纵并且易于偶然掉落的那些产品。

当前，不存在在玻璃或其它透明基材上采用膜氧化铝的已知产品。已展现用于化学气相沉积生长氧化铝的方法，像完全蓝宝石窗，但是成本太高且相较于本文公开的本发明是根本不同的方法。离子交换玻璃为用于许多移动装置以降低屏幕的表面刮伤和开裂的可能性的硬化玻璃。然而，即使该产品可易于破损和刮伤。

以下专利文件提供有交易的公开内容：WO87/02713、US5,350,607、US5,693,417、US5,698,314和US5,855,950。

XinhuiMao等人，在它们的标题为“DepositionofAluminumOxideFilmsbyPulsedReactiveSputtering(通过脉冲反应溅射沉积氧化铝膜)”J.Mater.Sci.Technol，卷19，第4期，2003的文章中描述可用于沉积一些化合物膜的脉冲反应溅射法，所述化合物膜不易通过传统直流(D.C.)反应溅射来沉积。

P.Jin等人，在它们的文章“Localizedepitaxialgrowthofα-Al₂O₃thinfilmsonCr₂O₃templatebysputterdepositionatlowsubstratetemperature(在低基体温度下通过溅射沉积在Cr₂O₃模板上局部化外延生长α-Al₂O₃薄膜)”AppliedPhysicsLetters，卷82，第7期，2月17日，2003中描述通过溅射低温生长α-Αl₂O膜。

公开概述

根据本公开的一个非限制性实例，提供尤其是使用氧化铝层涂布材料(例如基材)的系统、方法和装置，以提供透明的抗刮表面。

一方面，提供用于在基材上产生氧化铝表面的系统，所述系统包括产生氧分压的室，将透明或半透明基材保持或固定在室内的装置，以及在室内产生铝原子和/或氧化铝分子来与基材相互作用以产生包含涂布抗碎裂的透明或半透明基材的氧化铝膜的基体。

一方面，提供用于产生氧化铝增强的基材的方法，所述方法包括以下步骤：将透明或半透明的抗碎裂基材曝露于包含激发的铝原子和氧化铝分子的沉积束，以产生包含附着于透明或半透明的抗碎裂基材表面的抗刮氧化铝膜的基体，并基于预定参数停止曝露，产生用于抗破损或划伤的硬化透明或半透明基材。

一方面，基材包含透明或半透明的抗碎裂基材以及沉积在它上面的氧化铝膜，其中透明或半透明的抗碎裂基材与沉积的氧化铝膜的组合产生基体，所述基体产生抗破损或刮伤的透明抗碎裂窗。透明或半透明的抗碎裂基材可包含以下之一：硼硅酸盐玻璃、铝硅酸盐玻璃、离子交换玻璃、石英、氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)和透明塑料。产生的窗可具有约2mm或更小的厚度，且所述窗具有抗碎裂性，其杨氏模量值小于蓝宝石，小于约350千兆帕斯卡(GPa)。一方面，沉积氧化铝膜的厚度可小于透明或半透明的抗碎裂基材厚度的约1%。一方面，沉积氧化铝膜可具有约10nm-5微米的厚度。

本公开另外的特征、优点和实例可由对详述、附图和附件的考虑来阐述或显而易见。此外，应理解，前述公开概述以及以下详述和附图仅为示例性的，且预期在不限制要求保护的本公开范围的情况下，提供进一步的说明。

附图简述