特許 7083805 耐擦傷性材料およびそれを含む物品

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-06-03

(45)【発行日】2022-06-13

(54)【発明の名称】耐擦傷性材料およびそれを含む物品

(51)【国際特許分類】

   C23C 16/42 20060101AFI20220606BHJP

   C03C 17/22 20060101ALI20220606BHJP

   C01B 21/068 20060101ALI20220606BHJP

   C01B 21/082 20060101ALI20220606BHJP

   C01B 21/083 20060101ALI20220606BHJP

【ＦＩ】

C23C16/42

C03C17/22 Z

C01B21/068 Y

C01B21/068 N

C01B21/082 C

C01B21/082 L

C01B21/083

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2019233136

(22)【出願日】2019-12-24

(62)【分割の表示】P 2017505500の分割

【原出願日】2015-07-31

(65)【公開番号】P2020050962

(43)【公開日】2020-04-02

【審査請求日】2020-01-21

(31)【優先権主張番号】62/032,073

(32)【優先日】2014-08-01

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】62/068,853

(32)【優先日】2014-10-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】62/120,466

(32)【優先日】2015-02-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】397068274

【氏名又は名称】コーニング インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100073184

【弁理士】

【氏名又は名称】柳田 征史

(72)【発明者】

【氏名】ケイヴェ アディーブ

(72)【発明者】

【氏名】ロバート アラン ベルマン

(72)【発明者】

【氏名】チャールズ アンドリュー ポールソン

(72)【発明者】

【氏名】ジェイムズ ジョセフ プライス

【審査官】神▲崎▼ 賢一

(56)【参考文献】

【文献】特表２００３－５１４７４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】XIANGDONG XU，Chemical control of physical properties in silicon nitride films，Applied Physics A，2013年，Vol.111，P.867-876

【文献】I.V.AFANASYEV-CHARKIN，Hard Si-N-C films with a tunable band gap produced by pulsed glow discharge deposition，Surface & Coatings Technology，vol.199，p.38-42

【文献】HUI LIN CHANG，Characteristics of Si-C-N films deposited by microwave plasma CVD on Si wafers with various buffer l，Diamond and Related Materials，2001年，vol.10，p.1910-1915

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ２３Ｃ １６／４２

Ｃ０３Ｃ １７／２２

Ｃ０１Ｂ ２１／０６８

Ｃ０１Ｂ ２１／０８２

Ｃ０１Ｂ ２１／０８３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

３５原子％以上の量の、ケイ素と、
１原子％～３０原子％の範囲の量の水素と、
さらに、７．５原子％までのゼロではない量の酸素、１０原子％までのゼロではない量の炭素、および５原子％までのゼロではない量のフッ素、のいずれか１つ以上を含み、
５０ｎｍ以上のインデント深さに沿って、Ｂｅｒｋｏｖｉｃｈ Ｉｎｄｅｎｔｅｒ Ｔｅｓｔによって測定した場合、１７ＧＰａ以上の最大硬度を示し、かつ、
３．５ｅＶ以上の光学バンドギャップを示すことを特徴とする、コーティング材料。

【請求項2】

３０原子％以上の量の窒素をさらに含んでなることを特徴とする、請求項１に記載のコーティング材料。

【請求項3】

１５原子％～２８原子％の範囲の量の水素をさらに含んでなることを特徴とする、請求項１または２のいずれか一項に記載のコーティング材料。

【請求項4】

６３２ｎｍの波長において１．８～２．１の範囲の屈折率をさらに示すことを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載のコーティング材料。

【請求項5】

０．８以上の窒素の量（原子％）対ケイ素の量（原子％）の組成比、ならびに
０．２未満の炭素（原子％）、酸素（原子％）およびフッ素（原子％）の合計量対アニオンの量（原子％）の組成比
をさらに含んでなることを特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載のコーティング材料。

【請求項6】

６３２ｎｍの波長において０．２以下の吸光係数をさらに示すことを特徴とする、請求項１～５のいずれか一項に記載のコーティング材料。

【請求項7】

主要表面を有する基板と、
請求項１～６のいずれか一項に記載のコーティング材料を含んでなるコーティングと
を含んでなる物品において、
前記物品が、４００ｎｍ～８００ｎｍの範囲の光学波長域において８５％以上の平均透過率を示すことを特徴とする、物品。

【請求項8】

前記コーティングが施された表面において測定した場合、基準点から２未満の基準点色シフトを示す、国際照明委員会の光源下で直角入射での（Ｌ^＊、ａ^＊、ｂ^＊）測色系における物品透過率色座標、ならびに
前記表面において測定した場合、基準点から５未満の基準点色シフトを示す、国際照明委員会の光源下で直角入射での（Ｌ^＊、ａ^＊、ｂ^＊）測色系における物品反射率色座標
の１つ以上を示し、
前記基準点が色座標（ａ^＊＝０、ｂ^＊＝０）、色座標（ａ^＊＝－２、ｂ^＊＝－２）および前記基板の反射率色座標の少なくとも１つを含んでなり、
前記基準点が色座標（ａ^＊＝０、ｂ^＊＝０）である場合、前記基準点色シフトは、√（（ａ^＊ _物品）^２＋（ｂ^＊ _物品）^２）によって定義され、
前記基準点が色座標（ａ^＊＝－２、ｂ^＊＝－２）である場合、前記基準点色シフトは、√（（ａ^＊ _物品＋２）^２＋（ｂ^＊ _物品＋２）^２）によって定義され、かつ
前記基準点が前記基板の色座標である場合、前記基準点色シフトは、√（（ａ^＊ _物品－ａ^＊ _基板）^２＋（ｂ^＊ _物品－ｂ^＊ _基板）^２）によって定義されることを特徴とする、請求項７に記載の物品。

【請求項9】

Ａシリーズ光源、Ｂシリーズ光源、Ｃシリーズ光源、Ｄシリーズ光源およびＦシリーズ光源からなる群から選択される国際照明委員会の光源下、参照入射照明角度を参照して、２０度以上の入射照明角度において５以下の角度色シフトを示し、角度色シフトが、次の等式：√（（ａ^＊ _２－ａ^＊ _１）^２＋（ｂ^＊ _２－ｂ^＊ _１）^２）（式中、ａ^＊ _１およびｂ^＊ _１は、参照入射照明角度において見た場合の物品の座標を表し、ａ^＊ _２およびｂ^＊ _２は、入射照明角度において見た場合の物品の座標を表す）を使用して計算され、かつ前記参照入射照明角度が６度であることを特徴とする、請求項７または請求項８に記載の物品。

【発明の詳細な説明】

【関連出願の相互参照】

【0001】

本出願は、米国特許法第１１９条の下、２０１５年２月２５日出願の米国仮特許出願第６２／１２０，４６６号、２０１４年１０月２７日出願の米国仮特許出願第６２／０６８，８５３号、および２０１４年８月１日出願の米国仮特許出願第６２／０３２，０７３号の優先権の利益を主張する。上記米国仮特許出願の内容は依拠され、かつ参照により、その全体が本明細書に組み込まれる。

【技術分野】

【0002】

本開示は、耐久性および／または耐擦傷性コーティング材料ならびにそれを含む物品、特に高い硬度および広い光学バンドギャップを示すコーティング材料ならびにそれを含む物品に関する。

【背景技術】

【0003】

透明基板は、スマートフォンおよびタブレットなどの家庭電化製品のディスプレイにしばしば使用される。建築、自動車、器具などの他の応用も可能である。そのような使用に関して、基板は、耐摩擦性、耐擦傷性であるべきであり、かつ許容範囲内の光学透明度ならびに（透過率および／または反射率における）色点を提供するべきである。加えて、ディスプレイにおいて使用される場合、基板は、電力利用を最小にするために光吸収を最小にするべきであり、それによって、ポータブルデバイスのバッテリー寿命を延長させる。また、基板は、ディスプレイが明るい周辺光において読み取り可能となるように、最小の光反射率を示すべきである。さらに、ディスプレイにおける色が視角の範囲を越えて正確に提示されるように、透過率および反射率も最適化されるべきである。

【0004】

これらの望ましい特性の少なくとも１つ以上を強化するために、基板の表面上への硬質コーティングの適用が試みられている。そのようなコーティングは、物理的蒸着（ＰＶＤ）プロセスを使用して形成可能であり、かつ、これらは、窒化アルミニウム、酸窒化アルミニウムおよび酸窒化ケイ素アルミニウムなどのアルミニウムベースの材料を含むことができる。そのような材料は、高い硬度、ならびに光学透明度および無色性を示すが、そのような材料と関連するプロセス限界があり得る。

【0005】

既知のスパッタリングされたか、またはＰＶＤによって形成されたケイ素ベースの材料としては、化学量論的Ｎ／Ｓｉ＝１．３３において、約２２ギガパスカル（ＧＰａ）の硬度を示し得る、水素を含まないＳｉＮｘが含まれる。既知のＲＦスパッタリングＳｉＮｘフィルムは、約９３％の密度および約２５ＧＰａの硬度を示した。そのようなスパッタリングケイ素ベースの材料は、長い析出時間を必要とすることに留意すべきである。さらに、そのような材料は、約１原子％未満の水素を含み、かつ劣等の光学特性を示す。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

認識された選択肢は、プラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）を含む化学蒸着（ＣＶＤ）による、耐久性および／または耐擦傷性材料の形成である。したがって、ＣＶＤおよびＰＥＣＶＤ法を含む種々の方法によって形成され得、かつ高い硬度、光学透明度および無色性を示す耐久性および／または耐擦傷性コーティング材料を供給する必要がある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の第１の態様は、高い硬度および広い光学バンドギャップ（例えば、約３．５ｅＶ以上）を示すコーティング材料に関する。コーティング材料は、ケイ素、アルミニウム、窒素、酸素、水素、炭素、ホウ素およびフッ素のいずれか１種以上を含み得る。１つ以上の特定の実施形態において、コーティング材料はケイ素を含み得、かつケイ素ベースであると特徴づけられてよい。いくつかの実施形態において、コーティング材料は、約１５０ＧＰａ以上のヤング率を示し得る。コーティング材料の層の圧縮応力は、約－４００メガパスカル（ＭＰａ）以上であり得る。

【0008】

１つ以上の実施形態において、コーティング材料は、約５０ｎｍ以上のインデント深さに沿って、Ｂｅｒｋｏｖｉｃｈ Ｉｎｄｅｎｔｅｒ Ｔｅｓｔによって測定した場合、約１７ＧＰａ以上（または約１９ＧＰａ以上）の最大硬度を示す。１つ以上の実施形態において、コーティング材料は、約３．５ｅＶ以上の（例えば、約３．５ｅＶ～約５．５ｅＶの範囲の）光学バンドギャップを示す。コーティング材料は、約６３２ナノメートル（ｎｍ）の波長において約１．８～約２．１の範囲の屈折率を示し得る。

【0009】

１つ以上の実施形態において、コーティング材料は、約３５原子％以上の、または約３７原子％～約５０原子％の範囲の量のケイ素、アルミニウムまたはそれらの組合せを含む。コーティング材料は、水素、ならびに酸素、窒素、炭素、ホウ素およびフッ素のいずれか１種以上も含み得る。水素は、いくつかの実施形態において、約１原子％～約３０原子％の範囲の量で存在し得る。窒素は、約３０原子％以上（例えば、約３０原子％～約４５原子％の範囲）の量で存在し得る。コーティング材料が窒素および水素を含む場合、水素は、約１５原子％～約２８原子％の範囲の量で存在し得る。コーティング材料は、約７．５原子％以下のゼロではない量の酸素、約１０原子％以下のゼロではない量の炭素、約５原子％以下のゼロではない量のフッ素、約１０原子％以下のゼロではない量のホウ素またはそれらの組合せを含み得る。

【0010】

１つ以上の実施形態において、コーティング材料は、約０．８以上の窒素の量（原子％）対ケイ素の量（原子％）の組成比を含む。いくつかの実施形態において、コーティング材料は、約０．２未満の炭素（原子％）、酸素（原子％）およびフッ素（原子％）の合計量対アニオンの量（原子％）の組成比を含む。

【0011】

本開示の第２の態様は、主要表面を有する基板と、主要表面上に配置されて、コーティングされた表面を形成するコーティング構造とを含む物品に関する。コーティング構造は、本明細書に記載される材料の実施形態の層を含む。１つ以上の実施形態の物品は、約３．５ｅＶ以上の光学バンドギャップを示し、かつ約５０ｎｍ以上のインデント深さに沿って、Ｂｅｒｋｏｖｉｃｈ Ｉｎｄｅｎｔｅｒ Ｔｅｓｔによってコーティングされた表面上で測定した場合、約１７ＧＰａ以上（約３５ＧＰａまで）の硬度を示す。いくつかの実施形態の物品は、約４００ｎｍ～約８００ｎｍの範囲の光学波長域において約８５％以上（または約９２％以上）の平均透過率を示す。

【0012】

１つ以上の実施形態のコーティング構造は、１つ以上の追加の層を含み得る。コーティング構造の厚さは、約５マイクロメートル（μｍ）までであり、かつそれを含み得る（例えば、約１０ｎｍ～約５００ｎｍ、約５００ｎｍ～約１０００ｎｍ、または約１０００ｎｍ以上）。コーティング構造および／または層は、化学蒸着構造またはプラズマ強化化学蒸着構造として特徴づけられ得る。

【0013】

１つ以上の実施形態の物品は、コーティングされた表面において測定した場合、参照点から約２未満の参照点色シフトを示す（Ｌ^＊、ａ^＊、ｂ^＊）測色系における物品透過率色座標、および／または表面において測定した場合、参照点から約５未満の参照点色シフトを示す（Ｌ^＊、ａ^＊、ｂ^＊）測色系における物品反射率色座標を示す。参照点は、色座標（ａ^＊＝０、ｂ^＊＝０）、色座標（ａ^＊＝－２、ｂ^＊＝－２）および基板の反射率色座標の少なくとも１つを含み得る。

【0014】

１つ以上の実施形態の物品は、Ａシリーズ光源、Ｂシリーズ光源、Ｃシリーズ光源、Ｄシリーズ光源およびＦシリーズ光源からなる群から選択される国際照明委員会の光源下、参照入射照明角度から２０度以上の入射照明角度において約５以下の角度色シフトを示し、角度色シフトが、次の等式：√（（ａ^＊ _２－ａ^＊ _１）^２＋（ｂ^＊ _２－ｂ^＊ _１）^２）（式中、ａ^＊ _１およびｂ^＊ _１は、参照入射照明角度において見た場合の物品の座標を表し、ａ^＊ _２およびｂ^＊ _２は、入射照明角度において見た場合の物品の座標を表す）を使用して計算される。

【0015】

本開示の第３の態様は、本明細書に記載のコーティング材料の形成方法に関する。この方法は、チャンバーに供給源ガスを導入するステップと、基板上で化学蒸着によってコーティング材料を形成するステップとを含んでなり、コーティング材料が、約３．５ｅＶ以上の光学バンドギャップ、および約５０ｎｍ以上のインデント深さに沿って、Ｂｅｒｋｏｖｉｃｈ Ｉｎｄｅｎｔｅｒ Ｔｅｓｔによって測定した場合、約１７ＧＰａ以上の硬度を示す。１つ以上の実施形態において、供給源ガスは、ケイ素供給源ガス、アルミニウム供給源ガスおよび窒素供給源ガスのいずれか１種以上を含むことが可能である。ケイ素供給源ガスはシランを含み得る。窒素供給源ガスは、窒素、酸化窒素、アンモニアまたはそれらの組合せを含み得る。１つ以上の実施形態の方法は、水素供給源ガス、酸素供給源ガス、炭素供給源ガス、ホウ素供給源ガス、フッ素供給源ガスまたはそれらの組合せを導入するステップをさらに含み得る。水素供給源ガスは、シラン、水素またはそれらの組合せを含み得る。炭素供給源ガスは、一酸化炭素、二酸化炭素、アセチレン、ブタン、メタンまたはそれらの組合せを含み得る。フッ素供給源ガスは、四フッ化ケイ素、フルオロカーボンまたはそれらの組合せを含み得る。

【0016】

１つ以上の実施形態において、コーティング材料は、約４００℃以下の温度において形成され得る。この方法は、材料が形成される時、コーティング材料およびチャンバーの部分のいずれか一つ以上を選択的にエッチングするステップを任意選択的に含み得る。

【0017】

追加的な特徴および利点は、以下の詳細な説明において明らかにされるであろう。そして一部において、これらは、その記載から当業者に容易に明白になるか、または請求項ならびに添付の図面が続く詳細な説明を含む本明細書に記載される実施形態を実施することによって認識されるであろう。

【0018】

上記の一般的な説明および以下の詳細な説明の両方は、単なる代表であって、かつ請求の範囲の性質および特徴を理解するための概観または骨組みを提供することが意図されることは理解されるはずである。添付の図面は、さらなる理解を提供するために含まれ、かつ本明細書に組み込まれ、かつ本明細書の一部を構成する。図面は１つ以上の実施形態を例示し、かつ説明と一緒になって、種々の実施形態の原理および操作を説明するために役立つ。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】インデント深さの関数としての、Ｂｅｒｋｏｖｉｃｈインデンターを用いて測定した場合の硬度を例示する図である。

【図2】１つ以上の実施形態による、基板と、基板上に配置された材料の層を含む物品の側面図である。

【図3A】層上に配置された追加の層を有する、図１の物品の側面図である。

【図3B】追加の層が層と基板との間に配置されている、図１の物品の側面図である。

【図3C】第１の追加の層が層上に配置され、かつ第２の追加の層が層と基板との間に配置されている、図１の物品の側面図である。

【図4】層中の窒素（原子％）対ケイ素（原子％）の比率の関数としての実施例１Ａ～１Ｆの層の測定された硬度を示すグラフである。

【図5】実施例１Ａ～１Ｆの層の窒素含有量（原子％）の関数としての測定された硬度を示すグラフである。

【図6】実施例１Ａ～１Ｆの層のケイ素含有量（原子％）の関数としての測定された硬度を示すグラフである。

【図7】実施例１Ａ～１Ｆの層のアニオンの酸素、炭素およびフッ素分率の関数としての測定された硬度を示すグラフである。

【図8】実施例１Ａ～１Ｆの層の水素含有量（原子％）の関数としての測定された硬度を示すグラフである。

【図9】実施例１Ａ～１Ｆの層の測定された光学バンドギャップの関数としての測定された硬度を示すグラフである。

【図10】実施例１Ａおよび１Ｃ～１Ｆの層の６３２ｎｍの波長における屈折率の関数としての測定された硬度を示すグラフである。

【図10A】実施例１Ａ～１Ｄの層の６３２ｎｍの波長における屈折率の関数としての測定された硬度を示すグラフである。

【図11】実施例１Ａ～１Ｆの層の測定された光学バンドギャップの関数としての６３２ｎｍの波長における測定された屈折率を示すグラフである。

【図12】実施例２Ａ～２Ｄの層の窒素（原子％）対ケイ素（原子％）の組成比の関数としての測定された硬度を示すグラフである。

【図13】実施例２Ｂ～２Ｄの層におけるフッ素、酸素および炭素（原子％）の量の関数としての測定された硬度を示すグラフである。

【図14】実施例２Ａ～２Ｄの層の６３２ｎｍの波長における測定された屈折率の関数としての測定された硬度を示すグラフである。

【図15】２００グラムの負荷においてＶｉｃｋｅｒｓインデンダーによるインデンテーション後の実施例４Ｅおよび比較例４Ｉの光学顕微鏡写真を示す。

【図16】１０００グラムの負荷においてＶｉｃｋｅｒｓインデンダーによるインデンテーション後の実施例４Ｅおよび比較例４Ｉの光学顕微鏡写真を示す。

【図17】実施例２Ａ－１～２Ａ－９および６Ａ～６Ｆの層の６３２ｎｍの波長における屈折率の関数としての測定された硬度を示すグラフである。

【図18】実施例７の物品の透過率および反射率スペクトルである。

【図19】実施例８の物品の透過率および反射率スペクトルである。

【図20】実施例９の物品の透過率および反射率スペクトルである。

【図21】実施例１０の物品の透過率および反射率スペクトルである。

【図22A】実施例１０の透過電子鏡検法（ＴＥＭ）イメージである。

【図22B】実施例１０の透過電子鏡検法（ＴＥＭ）イメージである。

【図22C】実施例１０の透過電子鏡検法（ＴＥＭ）イメージである。

【図22D】実施例１０の透過電子鏡検法（ＴＥＭ）イメージである。

【図22E】実施例１０の透過電子鏡検法（ＴＥＭ）イメージである。

【図23】実施例１０のコーティング構造の全厚さのエネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＳ）スペクトルである。

【図24】実施例１０のコーティング構造の最初の６００ｎｍの厚さのＥＤＳスペクトラムである。

【図25】実施例１０のコーティング構造の最初の４００ｎｍの厚さのＥＤＳスペクトラムである。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、種々の実施形態が詳細に参照される。その実施例は、添付の図面において例示される。

【0021】

本開示の第１の態様は、Ｂｅｒｋｏｖｉｃｈ Ｉｎｄｅｎｔｅｒ Ｔｅｓｔ（本明細書に記載される）によって測定した場合、約１７ＧＰａ以上の硬度を示すコーティング材料に関する。１つ以上の実施形態において、コーティング材料は、約３．５ｅＶ以上の光学バンドギャップを示す。いくつかの実施形態のコーティング材料は、光学波長域において、低い吸収（すなわち、約０．００１未満のｋ値）ならびに高い透過率および低い反射率値を示し得る。本明細書で使用される場合、「光学波長域」には、約４００ｎｍ～約８００ｎｍの波長範囲が含まれる。本明細書で使用される場合、コーティング材料またはコーティング材料を組み込む層の光学バンドギャップ、厚さおよび屈折率値は、ｎ＆ｋ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｉｎｃ．（所在地、８０ Ｌａｓ Ｃｏｌｉｎａｓ Ｌａｎｅ，Ｓａｎ Ｊｏｓｅ，ＣＡ ９５１１９）によって供給されるｎ＆ｋ分析器を使用して測定した。本明細書に記載される反射率およびと透過率スペクトルまたは値は、Ａ．Ｒ．ＦｏｒｏｕｈｉおよびＩ．Ｂｌｏｏｍｅｒ，Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ｂ，３４（１０）７０１８（１９８６）による非晶質誘電体のＦｏｒｏｕｈｉ－Ｂｌｏｏｍｅｒモデルによって適合された。

【0022】

本明細書に記載されるコーティング材料は、既知のケイ素ベースの材料から識別されることが可能である。例えば、Ｓｉ_３Ｎ_４は、高い硬度値を達成することができる既知の高温セラミックであるが、そのような材料がＰＥＣＶＤによって形成される場合、それらは、しばしば、約１７ＧＰａ未満の硬度値を示す。さらに、ＰＥＣＶＤ法によって形成された窒化ケイ素材料は、組成Ｓｉ_３Ｎ_４を有さず、むしろ、実質的な量の水素（すなわち、約３０原子％まで）がＳｉ－Ｈ、Ｓｉ－Ｈ_２、Ｎ－Ｈ種として組み込まれる組成ＳｉＨ_ｘＮ_ｙＨ_ｚを有する。水素は、ＰＥＣＶＤ析出プロセスで使用される前駆体によって導入される。例えば、ＰＥＣＶＤ形成ＳｉＮ_ｘのための最も一般的なプロセスは、２５０℃～４００℃におけるＳｉＨ_４＋ＮＨ_３→ＳｉＨ_ｙＮ_ｘＨ_ｚを含む。

【0023】

それらが硬度、光学バンドギャップおよび低い応力の必要とされる属性の１つ以上を欠如しているため、典型的なＰＥＣＶＤ形成窒化ケイ素材料は、透明基板用の耐擦傷性層として不適当である。典型的な半導体窒化物フィルムは、低い光学バンドギャップ（例えば、約３ｅＶ以下）のため、黄色の外観を有する。さらに、フラットパネルディスプレイ用に使用される典型的な窒化ケイ素材料は、約１．８５の屈折率および約４ｅＶの光学バンドギャップで、透明であり得るが、そのような材料は約１０ＧＰａ～約１５ＧＰａの範囲の硬度値を有する。

【0024】

本明細書に記載されるコーティング材料は、元素の特定の組合せ（およびそのような元素の相対量）、ならびに他の結合以上の特定の結合の増加を提供することによって、硬度および種々の光学特性を最大化する。例えば、本明細書に記載されるように、１つ以上の実施形態のコーティング材料は、他の化学結合以上にＳｉ－Ｎ結合を最大化する。

【0025】

１つ以上の実施形態において、コーティング材料は、ケイ素および水素を含み得る。コーティング材料は、酸素、窒素、炭素、ホウ素およびフッ素の１種以上も含み得る。いくつかの実施形態において、（ケイ素に加えて、またケイ素の代わりに）アルミニウムも含み得る。

【0026】

１つ以上の実施形態において、コーティング材料は、約３５原子％以上の量のケイ素を含み得る。特定の実施形態において、ケイ素の量は、原子％で、約３５～約６０、約３５～約５８、約３５～約５６、約３５～約５４、約３５～約５２、約３５～約５０、約３５～約４８、約３５～約４６、約３５～約５０、約３６～約５０、約３７～約５０、約３８～約５０、約３９～約５０、約４０～約５０、約４１～約５０、約４２～約５０、約４３～約５０、約４４～約５０、約４５～約５０、約４６～約５０、約４７～約５０、約３５～約４９、約３５～約４８、約３５～約４６、約３５～約４４、約３５～約４８、約３５～約４７、約３５～約４６、約３５～約４６、約３５～約４５、約３７～約４５、約３７～約４４または約３７～約４３の範囲、ならびにそれらの間の全ての範囲および部分範囲である。

【0027】

１つ以上の実施形態において、コーティング材料は、約１原子％～約３０原子％の範囲の量の水素を含み得る。いくつかの実施形態において、水素の量は、原子％で、約１～約２９、約１～約２８、約１～約２７、約１～約２６、約１～約２５、約１～約２４、約１～約２２、約１～約２０、約１～約１８、約１～約１６、約１～約１４、約１～約１２、約２～約３０、約４～約３０、約６～約３０、約８～約３０、約１０～約３０、約１２～約３０、約１４～約３０、約１５～約３０、約１６～約３０、約１８～約３０、約２０～約３０、約１０～約２８、約１２～約２８、約１４～約２８または約１５～約２８の範囲、ならびにそれらの間の全ての範囲および部分範囲である。

【0028】

１つ以上の実施形態において、コーティング材料の水素分含有量は、典型的に、酸素を実質的に含まないコーティング材料の実施形態と比較して、酸素を含むコーティング材料の実施形態においてより低い。本明細書で使用される場合、コーティング材料の成分または元素（例えば、ケイ素、アルミニウム、水素ガス、窒素、酸素、炭素、ホウ素またはフッ素）に関して、「実質的に含まない」という句は、その成分の約０．０１原子％未満を含むか、あるいはその成分がコーティング材料に意図的に添加されないことを意味する。理論によって拘束されないが、コーティング材料が形成される温度がより高い場合であっても、より低量の水素を有するコーティング材料の実施形態によって、より高い硬度値が示されると考えられる。コーティング材料中の水素含有量が減少することは、ケイ素および窒素含有量が増加することであると考えられる。コーティング材料の水素含有量は、コーティング材料が形成される析出温度、前駆体化学、得られるコーティング材料の組成およびプラズマ供給源の相関関係である。加えて、水素は、Ｓｉ－Ｈ、Ｓｉ－Ｈ_２、Ｎ－Ｈ、Ｎ－Ｈ_２、Ｃ－Ｈ、Ｃ－Ｈ_２およびＯＨ種として酸炭窒化ケイ素組成物に存在する。この非晶質網状構造における種の結合性は、したがって、水素含有量によって決定される。金属－金属結合の非存在下、結合水素のないケイ素は、４つのアニオンと結合するが、結合水素を有するケイ素は、３つのアニオンと結合し、したがって、ガラス網状構造におけるアルミニウムの役割を果たす。同様に、結合水素を有する窒素は、ガラス網状構造において酸素の役割を果たす。ケイ素－窒素結合の最大分率（これは、観察された、および測定された最大硬度でもある）における組成は、次いで、水素含有量のみならず、水素種分化の相関関係である。

【0029】

１つ以上の実施形態において、コーティング材料は、窒素を含み得る。そのような実施形態において、窒素は、約３０原子％以上の量で存在し得る。１つ以上の実施形態において、コーティング材料中の窒素の量は、原子％で、約３０～約６０、約３０～約５８、約３０～約５６、約３０～約５４、約３０～約５２、約３０～約５０、約３０～約４８、約３０～約４６、約３０～約４５、約３０～約４４、約３０～約４２、約３０～約４０、約３５～約６０、約３５～約５８、約３５～約５６、約３５～約５４、約３５～約５２、約３５～約５０、約３５～約４８、約３５～約４６、約３５～約４４、約３５～約４２、約３５～約４０の範囲、ならびにそれらの間の全ての範囲および部分範囲であり得る。１つ以上の実施形態において、コーティング材料は、窒素を実質的に含まなくてもよい。

【0030】

窒素がコーティング材料中に存在する場合、水素含有量は、約１５原子％～約３０原子％（例えば、約１５原子％～約２５原子％、約１５原子％～約２０原子％、約２０原子％～約３０原子％または約２５原子％～約３０原子％）の範囲であり得る。１つ以上の実施形態において、窒素の量（原子％）およびケイ素の量（原子％）の組成比は約０．８以上であり得る。いくつかの実施形態において、この比率は、約０．８５以上、約０．９以上、約０．９５以上、約１以上、約１．０５以上、約１．１以上または約１．１５以上、ならびにそれらの間の全ての範囲および部分範囲であり得る。いくつかの実施形態において、窒素の量（原子％）およびケイ素の量（原子％）の組成比の上限は、約１．２以下（例えば、１．１８以下、１．１６以下、１．１４以下、１．１２以下または約１．１以下）であり得る。

【0031】

１つ以上の実施形態において、コーティング材料は、酸素を含み得る。いくつかの実施形態において、コーティング材料は、酸素を実質的に含まない。酸素が含まれる場合、酸素は約７．５原子％以下のゼロではない量で存在し得る。１つ以上の実施形態において、酸素は、コーティング材料中に、原子％で、約０．１～約７．５、約０．１～約７、約０．１～約６．５、約０．１～約６、約０．１～約５．５、約０．１～約５、約０．１～約４．５、約０．１～約４、約０．５～約７．５、約１～約７．５、約１．５～約７．５、約２～約７．５、約２．５～約７．５、約３～約７．５、約３．５～約７．５、約４～約７．５、約４．５～約７．５または約５～約７．５の範囲、ならびにそれらの間の全ての範囲および部分範囲の量で存在し得る。

【0032】

１つ以上の実施形態において、コーティング材料は、炭素を含み得る。いくつかの実施形態において、コーティング材料は、炭素を実質的に含まない。炭素が含まれる場合、炭素は約１０原子％以下のゼロではない量で存在し得る。１つ以上の実施形態において、炭素は、コーティング材料中に、原子％で、約０．１～約１０、約０．１～約９．５、約０．１～約９、約０．１～約８．５、約０．１～約８、約０．１～約７．５、約０．１～約７、約０．１～約６．５、約０．１～約６、約０．１～約５．５、約０．１～約５、約０．１～約４．５、約０．１～約４、約０．５～約１０、約１～約１０、約１．５～約１０、約２～約１０、約２．５～約１０、約３～約１０、約３．５～約１０、約４～約１０、約４．５～約１０、約５～約１０、約５．５～約１０、約６～約１０、約６．５～約１０、約７～約１０の範囲、ならびにそれらの間の全ての範囲および部分範囲の量で存在し得る。

【0033】

１つ以上の実施形態において、コーティング材料は、フッ素を含む。そのような実施形態において、フッ素の量は、約５原子％以下のゼロではない量で存在し得る。いくつかの実施形態において、フッ素は、（原子％で）約０．１～約４、約０．１～約３、約０．１～約２、約０．１～約１．５、約０．１～約１、約０．５～約５、約０．７５～約５、約１～約５、約２～約５、約３～約５、約０．０１～約２、約０．０１～約１．５、約０．０１～約１または約０．０１～約０．５の範囲、ならびにそれらの間の全ての範囲および部分範囲で存在し得る。いくつかの実施形態において、コーティング材料は、フッ素を実質的に含まない。コーティング材料がフッ素を実質的に含まないか、または約１原子％未満もしくは約０．５原子％未満のフッ素を含む場合、（その場でのプラズマクリーニングプロセスを含む）形成プロセスから存在する残留フッ素は、当該技術分野において既知のクリーニングプロセスの変更および調整ステップの実施（例えば、Ｈ_２プラズマ処理）によって最小化または除去され得る。

【0034】

いくつかの変形において、コーティング材料は、酸素、炭素およびフッ素のいずれか１種以上または２種以上を含み得る。コーティング材料中の炭素（原子％）、酸素（原子％）およびフッ素（原子％）の合計量対アニオンの量（原子％）の組成比は、約０．２未満（例えば、約０．１９未満、約０．１８未満、約０．１７未満、約０．１６未満、約０．１５未満、約０．１未満、約０．０５未満、約０．０２未満または約０．０１未満）であり得る。言い換えると、１つ以上の実施形態の組み合わせた炭素、酸素およびフッ素含有量は、コーティング材料中のアニオンの約１８原子％未満を含んでなる。このような特定の関係で使用される場合、「アニオン」という用語は、コーティング材料中の炭素、酸素およびフッ素の量の合計（原子％）を指す。いくつかの実施形態において、コーティング材料中の炭素（原子％）、酸素（原子％）およびフッ素（原子％）の合計量対アニオンの量の組成比は、適用可能である場合、［Ｃ原子％＋Ｏ原子％＋Ｆ原子％］／［Ｃ原子％＋Ｏ原子％＋Ｆ原子％＋Ｎ原子％］として表され得る。理論によって拘束されないが、窒素の量が減少すると、コーティング材料の硬度は減少すると考えられる。

【0035】

１つ以上の実施形態において、アルミニウムがコーティング材料中に含まれてもよい。いくつかの例において、コーティング材料は、アルミニウムを実質的に含まなくてもよい。アルミニウムが含まれる場合、アルミニウムは、約１０原子％以下の量で存在し得る。いくつかの例において、アルミニウムの量は、原子％で、約３５～約６０、約３５～約５８、約３５～約５６、約３５～約５４、約３５～約５２、約３５～約５０、約３５～約４８、約３５～約４６、約３５～約５０、約３６～約５０、約３７～約５０、約３８～約５０、約３９～約５０、約４０～約５０、約４１～約５０、約４２～約５０、約４３～約５０、約４４～約５０、約４５～約５０、約４６～約５０、約４７～約５０、約３５～約４９、約３５～約４８、約３５～約４６、約３５～約４４、約３５～約４８、約３５～約４７、約３５～約４６、約３５～約４６、約３５～約４５、約３７～約４５、約３７～約４４または約３７～約４３の範囲、ならびにそれらの間の全ての範囲および部分範囲である。１つ以上の実施形態において、アルミニウムがコーティング材料中に存在する場合、コーティング材料は、炭素を実質的に含まなくてもよく、またはケイ素を実質的に含まなくてもよく、または炭素およびケイ素を実質的に含まなくてもよい。

【0036】

１つ以上の実施形態において、コーティング材料は、ホウ素を含み得る。いくつかの例において、ホウ素の量は、コーティング材料の摩擦係数（ＣＯＦ）を変更または減少させるため（したがって、コーティング材料の潤滑性を改善または増加させるため）、調整可能である。１つ以上の実施形態において、ホウ素は、約１０原子％以下のゼロではない量で存在し得る。いくつかの実施形態において、ホウ素は、原子％で、約０．０１～約１０、約０．０１～約９、約０．０１～約８、約０．０１～約７、約０．０１～約６、約０．０１～約５、約０．０１～約４、約０．０１～約３、約０．０１～約２、約０．０１～約１、約０．０１～約０．１、約０．１～約１０、約１～約１０、約２～約１０、約３～約１０、約４～約１０、約５～約１０、約６～約１０、約７～約１０、約８～約１０または約９～約１０の範囲、ならびにそれらの間の全ての範囲および部分範囲の量で存在し得る。

【0037】

１つ以上の実施形態において、コーティング材料は高い硬度を示す。コーティング材料の硬度は、コーティング材料の最大硬度を決定するために使用されるナノインデンテーション試験であるＢｅｒｋｏｖｉｃｈ Ｉｎｄｅｎｔｅｒ Ｈａｒｄｎｅｓｓ Ｔｅｓｔによって特徴づけられてよい。本明細書で使用される場合、「Ｂｅｒｋｏｖｉｃｈ Ｉｎｄｅｎｔｅｒ Ｈａｒｄｎｅｓｓ Ｔｅｓｔ」は、ダイヤモンドＢｅｒｋｏｖｉｃｈインデンターによって、その表面をインデントすることによって、材料の硬度を測定するステップを含む。Ｂｅｒｋｏｖｉｃｈ Ｉｎｄｅｎｔｅｒ Ｈａｒｄｎｅｓｓ Ｔｅｓｔは、材料またはコーティング材料の表面をダイヤモンドＢｅｒｋｏｖｉｃｈインデンターによってインデントして、約５０ｎｍから材料の全厚さまでの範囲のインデント深さを有するインデントを形成するステップと、全インデント深さ範囲またはこのインデント深さのセグメント（例えば、約１００ｎｍ～約６００ｎｍの範囲）に沿って、このインデントからの最大硬度を測定するステップとを含む。硬度は、一般に、Ｏｌｉｖｅｒ，Ｗ．Ｃ．；Ｐｈａｒｒ，Ｇ．Ｍ．Ａｎ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｆｏｒ ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ ｈａｒｄｎｅｓｓ ａｎｄ ｅｌａｓｔｉｃ ｍｏｄｕｌｕｓ ｕｓｉｎｇ ｌｏａｄ ａｎｄ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｓｅｎｓｉｎｇ ｉｎｄｅｎｔａｔｉｏｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ．Ｊ．Ｍａｔｅｒ．Ｒｅｓ．，Ｖｏｌ．７，Ｎｏ．６，１９９２，１５６４－１５８３；およびＯｌｉｖｅｒ，Ｗ．Ｃ．；Ｐｈａｒｒ，Ｇ．Ｍ．Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｈａｒｄｎｅｓｓ ａｎｄ Ｅｌａｓｔｉｃ Ｍｏｄｕｌｕｓ ｂｙ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｉｎｄｅｎｔａｔｉｏｎ：Ａｄｖａｎｃｅｓ ｉｎ Ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ ａｎｄ Ｒｅｆｉｎｅｍｅｎｔｓ ｔｏ Ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ．Ｊ．Ｍａｔｅｒ．Ｒｅｓ．，Ｖｏｌ．１９，Ｎｏ．１，２００４，３－２０に明らかにされた方法を使用して測定され得る。いくつかの実施形態において、硬度を測定するために使用される材料の厚さは、約１０００ｎｍ以上であり得る。インデント深さは、材料の表面から製造され、かつ測定される。本明細書で使用される場合、硬度は最大硬度を意味し、平均硬度を意味しない。

【0038】

Ｂｅｒｋｏｖｉｃｈ Ｉｎｄｅｎｔｅｒ Ｈａｒｄｎｅｓｓ Ｔｅｓｔは、コーティング材料の層、または（本明細書に記載される通り、他の追加の層の有無にかかわらず）コーティング材料の層を含む物品の硬度を決定するために使用され得る。そのような例において、本明細書に記載されるように、層の表面または物品のコーティングされた表面（図２および３Ａ～３Ｃ中の１０１）がインデントされる。

【0039】

１つ以上の実施形態において、コーティング材料は、Ｂｅｒｋｏｖｉｃｈ Ｉｎｄｅｎｔｅｒ Ｈａｒｄｎｅｓｓ Ｔｅｓｔによって測定した場合、約１７ＧＰａ以上の硬度を示す。いくつかの実施形態において、硬度は、約１７ＧＰａ～約５０ＧＰａ、約１８ＧＰａ～約５０ＧＰａ、約１９ＧＰａ～約５０ＧＰａ、約２０ＧＰａ～約５０ＧＰａ、約２１ＧＰａ～約５０ＧＰａ、約２２ＧＰａ～約５０ＧＰａ、約２３ＧＰａ～約５０ＧＰａ、約２４ＧＰａ～約５０ＧＰａ、約２５ＧＰａ～約５０ＧＰａ、約２６ＧＰａ～約５０ＧＰａ、約２７ＧＰａ～約５０ＧＰａ、約２８ＧＰａ～約５０ＧＰａ、約１７ＧＰａ～約４５ＧＰａ、約１７ＧＰａ～約４０ＧＰａ、約１７ＧＰａ～約３５ＧＰａ、約１７ＧＰａ～約３３ＧＰａ、約１７ＧＰａ～約３２ＧＰａ、約１７ＧＰａ～約３０ＧＰａ、約１７ＧＰａ～約２５ＧＰａ、約１８ＧＰａ～約２４ＧＰａの範囲、ならびにそれらの間の全ての範囲および部分範囲であり得る。１つ以上の実施形態において、これらの硬度値は、約５０ｎｍ～約３００ｎｍ、約５０ｎｍ～約４００ｎｍ、約５０ｎｍ～約５００ｎｍ、約５０ｎｍ～約６００ｎｍ、約１００ｎｍ～約３００ｎｍ、約１００ｎｍ～約４００ｎｍ、約１００ｎｍ～約５００ｎｍ、約１００ｎｍ～約６００ｎｍ、約２００ｎｍ～約３００ｎｍ、約２００ｎｍ～約４００ｎｍ、約２００ｎｍ～約５００ｎｍまたは約２００ｎｍ～約６００ｎｍの範囲のインデント深さに沿って存在する。１つ以上の実施形態において、これらの硬度値は、コーティング材料の厚さの約０．３倍または約０．１倍以下のインデント深さに沿って存在する。

【0040】

１つ以上の実施形態において、コーティング材料は、ケイ素、水素および窒素、ならびに任意選択的に他の元素（例えば、炭素、酸素、フッ素、ホウ素またはそれらの組合せ）を含み得る。そのような実施形態において、Ｓｉ－Ｎ結合の数は、コーティング材料中の結合の主要部分を構成し得る。Ｓｉ－Ｎ結合の結合エネルギーは約４７０ｋＪ／モルであり、Ｓｉ－Ｓｉ結合の結合エネルギーは約３２７ｋＪ／モルであり、かつＳｉ－Ｈ結合の結合エネルギーは約２９９．２ｋＪ／モルである。この情報を使用して、水素の存在しない時の硬度の最大化は、既知の参照文献によって示されるように、化学量論的窒化物を必要とする。これに基づいて、ＰＥＣＶＤによって形成される本明細書に記載のコーティング材料の実施形態に関して同様の傾向が予想されるが、そのような材料における水素の役割は、水素がケイ素または窒素のいずれかに結合可能であるため、明確ではなかった。さらに、水素の役割は、酸素および／または炭素がコーティング材料に含まれる場合、さらに複雑である。驚くべきことに、本明細書に記載の実施形態は、水素が存在する場合でさえ、より高いＳｉ－Ｎ結合を達成する。

【0041】

１つ以上の実施形態において、コーティング材料は、約１５０ＧＰａ以上のヤング率を示し得る。いくつかの実施形態において、コーティング材料は、約１５２ＧＰａ以上、約１５４ＧＰａ以上、約１５６ＧＰａ以上、約１５８ＧＰａ以上、約１６０ＧＰａ以上、約１６２ＧＰａ以上、約１６４ＧＰａ以上、約１６６ＧＰａ以上、ならびにそれらの間の全ての範囲および部分範囲のヤング率を示し得る。いくつかの例において、ヤング率の上限は、約３００ＧＰａ（または約２８０ＧＰａ、約２６０ＧＰａ、約２４０ＧＰａもしくは約２２０ＧＰａ）であり得る。

【0042】

いくつかの実施形態において、コーティング材料は、硬度（Ｈ）対ヤング率（Ｅ）（すなわち、Ｈ／Ｅ）の比率によって特徴づけられてもよい。いくつかの実施形態において、この比率は逆であってもよい（すなわち、Ｅ／Ｈ）。コーティング材料のいくつかの実施形態の比率Ｈ／Ｅは、約０．０９～約０．１１の範囲にあってよい。いくつかの例において、Ｅ／Ｈの逆比は、約９～約１１の範囲にあってよい。

【0043】

いくつかの実施形態のコーティング材料は、形成される時に、低い応力を示す。いくつかの実施形態において、コーティング材料の層は、約－４００ＭＰａ以上（例えば、－４００ＭＰａ～約０ＭＰａ）の圧縮応力を示す。いくつかの実施形態において、これらの値は、１５０℃においてＰＥＣＶＤプロセスを使用してコーティング材料が形成される場合に得られた。

【0044】

１つ以上の実施形態のコーティング材料は、約３．５ｅＶ以上の光学バンドギャップを示す。いくつかの実施形態において、コーティン材料は、約３．５ｅＶ～約６ｅＶの範囲の光学バンドギャップを示す。いくつかの例において、光学バンドギャップは、約３．６ｅＶ～約６ｅＶ、約３．７ｅＶ～約６ｅＶ、約３．８ｅＶ～約６ｅＶ、約３．９ｅＶ～約６ｅＶ、約４ｅＶ～約６ｅＶ、約４．１ｅＶ～約６ｅＶ、約４．２ｅＶ～約６ｅＶ、約３．５ｅＶ～約５．８ｅＶ、約３．５ｅＶ～約５．６ｅＶ、約３．５ｅＶ～約５．４ｅＶ、約３．５ｅＶ～約５．２ｅＶ、約３．５ｅＶ～約５ｅＶ、約３．５ｅＶ～約４．８ｅＶ、約３．５ｅＶ～約４．６ｅＶ、約３．５ｅＶ～約４．４ｅＶ、約５ｅＶ～約６ｅＶ、約５ｅＶ～約５．５ｅＶまたは約５．５ｅＶ～約６ｅＶの範囲、ならびにそれらの間の全ての範囲および部分範囲であり得る。

【0045】

１つ以上の実施形のコーティング材料は、６３２ｎｍにおいて約１．６～約２．５の範囲の屈折率を示し得る。いくつかの例において、６３２ｎｍにおける屈折率は、約１．８～約２．１の範囲であり得る。いくつかの実施形態において、コーティング材料は、約０．００１以下のｋ値を示すことによって、低い吸収を示す。コーティング材料は、約６３２ｎｍの波長において約０．００２以下（例えば、約０．００１９以下、約０．００１８以下または約０．００１７以下）の吸収係数（α＝４πｋ／λ）を示す。

【0046】

いくつかの実施形態において、コーティング材料は、本明細書に記載されるような種々の基板上に配置され得、かつ層間剥離を防止するために十分な接着性を示す。いくつかの実施形態において、コーティング材料は、層に破損を引き起こすために必要とされる負荷によって記載されるように、低い応力および高いフィルム強靭度を有する層上に配置され得る。

【0047】

いくつかの例において、コーティング材料は、スチールウールに対して測定される場合、約０．２以下のＣＯＦを示し得る。いくつかの例において、ＣＯＦは、約０．１５以下、約０．１以下、約０．０９以下、約０．０８以下、約０．０７以下、約０．０６以下または約０．０５以下、ならびにそれらの間の全ての範囲および部分範囲であり得る。

【0048】

本開示の第２の態様は、本明細書に記載のコーティング材料を含む物品に関する。図２に示されるように、物品１００は、基板１１０と、基板上に配置されたコーティング構造１１５とを含み得る。コーティング構造１１５は、コーティングされた表面１０１を形成する。基板１１０は、対立する主要表面１１２、１１４および対立する副表面１１６、１１８を含む。コーティング構造１１５は、図２においては、第１の対立する主要表面１１２上に配置されて示される層１２０を含むが、コーティング構造は、第１の対立する主要表面１１２上に配置されることに加えて、またはその代わりに、第２の対立する主要表面１１４および／または対立する副表面の一方もしくは両方に配置されてもよい。

【0049】

１つ以上の実施形態のコーティング構造は、層１２０のみを含んでいてもよく、あるいは層１２０および１つ以上の追加の層１４０を含んでいてもよい。層１２０は、本明細書に記載されるコーティング材料の実施形態を含み得る。層は、本明細書に記載されるコーティング材料のみを含んでいてもよく、あるいはコーティング材料に加えて、１種以上の追加の材料の混合物を含んでいてもよい。「層」という用語は、単層を含んでもよく、あるいは１つ以上の副層を含んでもよい。そのような副層は、互いに直接接触していてもよい。副層は、同一材料、または２種以上の異なる材料から形成されてよい。１つ以上の別の実施形態において、そのような副層は、それらの間に配置された異なる材料の介在層を有していてもよい。１つ以上の実施形態において、層は、１つ以上の連続的であり、かつ中断されない層および／または１つ以上の不連続的であり、かつ中断された層（すなわち、互いに隣接して形成された異なる材料を有する層）を含んでもよい。層または副層は、不連続析出または連続析出プロセスを含む、当該技術において既知のいずれかの方法によって形成されてもよい。１つ以上の実施形態において、層は、連続析出プロセスのみを使用して、または不連続析出プロセスのみを使用して形成されてよい。

【0050】

本明細書で使用される場合、「配置」という用語は、当該技術において既知の方法を使用して表面上に材料をコーティング、配置および／または形成するステップを含む。配置された層は、本明細書に定義されるような層を構成し得る。「上に配置された」という句は、材料が表面に直接接触するように表面上に材料を形成する例を含み、そしてまた、１つ以上の介在材料が、配置された材料と表面との間に存在している状態で、材料が表面上で形成される例も含む。介在層は、本明細書に定義されるような層を構成し得る。

【0051】

典型的に、その下にある基板よりも硬質であるコーティング材料または層の（例えば、Ｂｅｒｋｏｖｉｃｈ Ｉｎｄｅｎｔｅｒ Ｈａｒｄｎｅｓｓ Ｔｅｓｔによる）ナノインデンテーション測定法における、本明細書に記載の物品の最大硬度の測定に関して、測定された硬度は、浅いインデント深さにおけるプラスチック領域の発達のため、最初は増加するように見え得るが、より深いインデント深さにおいて、最大値または平坦域に達する。その後、硬度は、その下にある基板の影響により、より深いインデント深さでさえ減少し始める。コーティングまたは層が、その下にある基板より硬質でない場合、測定された硬度は、（コーティングの硬度と関連して）最大値または平坦域に達した後、増加し得、そしてその後、その下にある基板の影響により、より深いインデント深さにおいて増加し得る。

【0052】

インデント深さの範囲および特定のインデント深さの範囲における硬度値は、その下にある基板の影響がない状態で、本明細書に記載される物品の特定の硬度応答を識別するよう選択されてよい。Ｂｅｒｋｏｖｉｃｈインデンターを用いて物品の硬度を測定する場合、コーティング材料の永久変形の領域（プラスチック領域）は、コーティング材料の硬度と関連する。インデンテーションの間、弾性応力場は、この永久変形の領域を十分に越えて延在する。インデント深さが増加すると、見掛けの硬度およびモジュラスは、その下にある基板との応力場相互作用によって影響を受ける。硬度に及ぼす基板の影響は、より深いインデント深さ（すなわち、典型的に層の厚さの約１０％より大きい深さ）において生じる。さらに、さらなる問題は、硬度応答が、インデンテーションプロセスの間に完全な可塑性を発達させるために、ある特定の最小負荷を必要とするということである。そのようなある特定の最小負荷の前に、硬度は一般に増大する傾向を示す。

【0053】

物品の（小負荷量としても特徴づけられてよい）小インデント深さ（例えば、約１００ｎｍまで、または約７０ｎｍ未満）において、コーティング材料の見掛けの硬度は、インデント深さに対して劇的に増加するように見える。このような小インデント深さ領域は、硬度の真の距離を表さないが、その代わりに、インデンターの有限の曲率半径と関連する上記プラスチック領域の発達を反映する。中間のインデント深さにおいて、見掛けの硬度は最高レベルに接近する。より深いインデント深さにおいて、基板の影響は、インデント深さが増加するにつれて、より顕著になる。インデント深さが層の厚さの約３０％を超えると、硬度は劇的に低下し始める。

【0054】

図１は、基板と、種々の層を有する既知の材料の層を含む既知の物品のインデント深さの関数としての硬度値を含む。図１に示されるように、（硬度が接近し、かつ最高レベルで維持される）中間のインデント深さにおいて、およびより深いインデント深さにおいての硬度測定は、既知の材料の層の厚さに依存する。既知の材料の厚さ５００ｎｍの層は、約１００ｎｍ～１８０ｎｍのインデント深さにおいてその最大硬度を示し、その後、約１８０ｎｍ～約２００ｎｍのインデント深さにおける硬度の劇的な減少があり、基板の硬度が硬度測定に影響を及ぼすことを示した。既知の材料の厚さ１０００ｎｍの層は、約１００ｎｍ～約３００ｎｍのインデント深さにおいてその最大硬度を示し、その後、約３００ｎｍより大きいインデント深さにおける硬度の劇的な減少があった。既知の材料の厚さ１５００ｎｍの層は、約１００ｎｍ～約５５０ｎｍのインデント深さにおいてその最大硬度を示し、そして既知の材料の厚さ２０００ｎｍの層は、約１００ｎｍ～約６００ｎｍのインデント深さにおいてその最大硬度を示した。

【0055】

いくつかの実施形態において、コーティング材料の最大硬度は、約５０ｎｍ以上のインデント深さに沿って定義され得る。例えば、コーティング材料が約１０００ｎｍ以下の厚さを有するか、または約１０００ｎｍ以下の厚さを有する（複数の層を有する）コーティング構造の一部である場合、コーティング材料またはコーティング構造は、約５０ｎｎ～約１０００ｎｍのインデント深さに沿って、あるいは厚さの約０．３倍以下（例えば、３００ｎｍ以下）または厚さの約０．１倍以下（例えば、１００ｎｍ以下）のインデント深さに沿って最大硬度を示し得る。いくつかの実施形態において、コーティング材料は、約１００ｎｍより大きいインデント深さにおいて最大硬度を示す。１つ以上の特定の実施形態において、約１００ｎｍより大きいインデント深さにおけるこのような最大硬度は、コーティング材料が約１０００ｎｍより大きい厚さを有するか、または約１０００ｎｍより大きい厚さを有する（複数の層を有する）コーティング構造における層を有する場合に存在し得る。定義されたインデント深さ、または深さ範囲に沿う最大硬度は、コーティング材料の厚さ、またはコーティング材料の層および（本明細書に記載される）追加の層の厚さに特に依存し得る。いくつかの実施形態において、コーティング材料は、（典型的に、約２００ｎｍ～約４００ｎｍの深さを有する）マイクロダクタイル擦傷などの特定の擦傷対して抵抗を供給するために十分な深において最大硬度を示し得る。本明細書で使用される場合、「マイクロダクタイル擦傷」という句は、無限の長さを有する材料中の単一の溝を含む。

【0056】

１つ以上の実施形態において、物品１００は、インデント深さ範囲に沿ってＢｅｒｋｏｖｉｃｈ Ｉｎｄｅｎｔｅｒ Ｈａｒｄｎｅｓｓ Ｔｅｓｔによってコーティングされた表面１０１上で測定した場合、約１７ＧＰａ以上の最大硬度を示す。いくつかの実施形態において、物品１００の最大硬度は、約１７ＧＰａ～約５０ＧＰａ、約１８ＧＰａ～約５０ＧＰａ、約１９ＧＰａ～約５０ＧＰａ、約２０ＧＰａ～約５０ＧＰａ、約２１ＧＰａ～約５０ＧＰａ、約２２ＧＰａ～約５０ＧＰａ、約２３ＧＰａ～約５０ＧＰａ、約２４ＧＰａ～約５０ＧＰａ、約２５ＧＰａ～約５０ＧＰａ、約２６ＧＰａ～約５０ＧＰａ、約２７ＧＰａ～約５０ＧＰａ、約２８ＧＰａ～約５０ＧＰａ、約１７ＧＰａ～約４５ＧＰａ、約１７ＧＰａ～約４０ＧＰａ、約１７ＧＰａ～約３５ＧＰａ、約１７ＧＰａ～約３０ＧＰａ、約１７ＧＰａ～約２５ＧＰａ、約１８ＧＰａ～約２４ＧＰａの範囲、ならびにそれらの間の全ての範囲および部分範囲であり得る。１つ以上の実施形態において、これらの最大硬度値は、約５０ｎｍ～約３００ｎｍ、約５０ｎｍ～約４００ｎｍ、約５０ｎｍ～約５００ｎｍ、約５０ｎｍ～約６００ｎｍ、約１００ｎｍ～約３００ｎｍ、約１００ｎｍ～約４００ｎｍ、約１００ｎｍ～約５００ｎｍ、約１００ｎｍ～約６００ｎｍ、約２００ｎｍ～約３００ｎｍ、約２００ｎｍ～約４００ｎｍ、約２００ｎｍ～約５００ｎｍまたは約２００ｎｍ～約６００ｎｍの範囲のインデント深さに沿って示される。そのようなインデント深さは、（単独で、または追加の層１４０との組合せで層１２０を含む）コーティング構造１１５が約１０００ｎｍより大きい厚さを有する場合に使用され得る。１つ以上の実施形態において、これらの硬度値は、コーティング材料（またはコーティング材料の層を含むコーティング構造）の厚さの約０．３倍または約０．１倍以下のインデント深さに沿って存在する。そのような実施形態において、（単独で、または追加の層１４０との組合せで層１２０を含む）コーティング構造１１５は、約１０００ｎｍ以下の厚さを有する。

【0057】

１つ以上の実施形態において、コーティング構造１１５および／または物品１００は、擦傷深さの減少によって特徴づけられる耐擦傷性を示す。特に、物品の１つ以上の実施形態は、コーティング構造１１５を含まない基板１１０における擦傷深さと比較して、擦傷深さにおける減少を示し得る。物品１００が、Ｂｅｒｋｏｖｉｃｈインテンダーを使用して、コーティングされた表面１０１に沿って少なくとも１００μｍの長さに対して１０μｍ／秒の速度で１６０ｍＮの負荷を使用して擦傷を受けた場合、得られる擦傷は、（その上にコーティング構造を含まない）基板１１０上で同様に（すなわち、同一のインデンター、負荷、速度および長さを使用して）形成された擦傷の深さよりも、少なくとも約３０％、少なくとも約３１％、少なくとも約３２％、少なくとも約３３％、少なくとも約３４％、少なくとも約３５％、少なくとも約３６％、少なくとも約３７％、少なくとも約３８％、少なくとも約３９％、少なくとも約４０％、少なくとも約４１％、少なくとも約４２％、少なくとも約４３％、少なくとも約４４％、少なくとも約４５％、少なくとも約４６％、少なくとも約４７％、少なくとも約４８％、少なくとも約４９％、少なくとも約５０％、少なくとも約５１％、少なくとも約５２％、少なくとも約５３％、少なくとも約５４％、少なくとも約５５％、少なくとも約５６％、少なくとも約５７％、少なくとも約５８％、少なくとも約５９％、少なくとも約６０％（ならびにそれらの間の全ての範囲および部分範囲）低い深さを有する。コーティング構造１１５および／または物品１００のこのような耐擦傷性は、物品が非晶質基板（例えば、強化ガラス基板および／または非強化ガラス基板）、結晶質基板（例えば、強化ガラスセラミック基板、非強化ガラスセラミックガラス基板およびサファイアなどの単結晶基板）あるいはそれらの組合せを利用する場合に存在し得る。いくつかの実施形態において、耐擦傷性は、基板がポリマーである場合に存在し得る。加えて、コーティング構造１１５および／または物品１００のこのような耐擦傷性は、物品のコーティングされた表面１０１が、Ｂｅｒｋｏｖｉｃｈインテンダーを使用して、少なくとも１ｍｍ、少なくとも２ｍｍ、少なくとも３ｍｍ、少なくとも４ｍｍまたは少なくとも５ｍｍの長さに対して１０μｍ／秒の速度で擦傷を受けた場合に存在し得る。物品１００と裸基板との間の比較は、同一物品上で実行されてよく、コーティングされた表面１０１が、物品の擦傷深さを評価するために試験され、そして基板（例えば、図１の１１４）の反対側の表面が、裸基板の擦傷深さを評価するために試験され、得られる擦傷深さは、裸基板に対して、コーティングされた表面１０１における擦傷深さの減少を決定するために比較されてよい。１つ以上の実施形態において、物品１００は、Ｂｅｒｋｏｖｉｃｈ Ｉｎｄｅｎｔｅｒ Ｈａｒｄｎｅｓｓ Ｔｅｓｔによって測定した場合、約７ＧＰａ～約８ＧＰａの範囲の硬度を有する裸基板と比較して、擦傷深さの改善された減少を示す。

【0058】

１つ以上の実施形態において、物品１００が、コーティングされた表面１０１に沿って少なくとも１００μｍの長さに対して１０μｍ／秒の速度で１６０ｍＮの負荷を使用してＢｅｒｋｏｖｉｃｈインテンダーによって擦傷を受けた場合、得られる擦傷は、２５０ｎｍ未満、２４０ｎｍ未満、２３０ｎｍ未満、２２０ｎｍ未満または約２００ｎｍ未満の擦傷深さを有する。本明細書に記載される擦傷深さは、コーティングされた表面の最初の、かつ乱されていない（ｕｎｄｉｓｔｕｒｂｅｄ）表面から測定され得る。言い換えると、擦傷深さは、コーティング構造へのＢｅｒｋｏｖｉｃｈインデンターの侵入によって引き起こされたコーティング構造材料の置き換えによる、擦傷の端部の周囲で形成され得るコーティング構造１１５のいずれの量も含まない。

【0059】

１つ以上の実施形態において、コーティング構造１１５および／または物品１００は、擦傷幅の減少によって特徴づけられる耐擦傷性を示す。特に、物品１００の１つ以上の実施形態は、コーティング構造１１５を含まない基板１１０における擦傷深さと比較して、擦傷幅における減少を示し得る。物品１００が、Ｂｅｒｋｏｖｉｃｈインテンダーを使用して、コーティングされた表面１０１に沿って少なくとも１００μｍの長さに対して１０μｍ／秒の速度で１６０ｍＮの負荷を使用して擦傷を受けた場合、得られる擦傷は、その上にコーティング構造１１５が配置されていない基板１１０上で同様に（すなわち、同一のインデンター、負荷、速度および長さを使用して）形成された擦傷の幅よりも、少なくとも約３０％、少なくとも約３１％、少なくとも約３２％、少なくとも約３３％、少なくとも約３４％、少なくとも約３５％、少なくとも約３６％、少なくとも約３７％、少なくとも約３８％、少なくとも約３９％、少なくとも約４０％、少なくとも約４１％、少なくとも約４２％、少なくとも約４３％、少なくとも約４４％、少なくとも約４５％（ならびにそれらの間の全ての範囲および部分範囲）低い幅を有する。コーティング構造１１５および／または物品１００のこのような耐擦傷性は、物品が非晶質基板（例えば、強化ガラス基板および／または非強化ガラス基板）、結晶質基板（例えば、強化ガラスセラミック基板、非強化ガラスセラミックガラス基板およびサファイアなどの単結晶基板）あるいはそれらの組合せを利用する場合に存在し得る。１つ以上の別の実施形態において、このような耐擦傷性は、基板がポリマーである場合に存在し得る。加えて、このような耐擦傷性は、物品のコーティングされた表面１０１が、Ｂｅｒｋｏｖｉｃｈインテンダーを使用して、少なくとも１ｍｍ、少なくとも２ｍｍ、少なくとも３ｍｍ、少なくとも４ｍｍまたは少なくとも５ｍｍの長さに対して１０μｍ／秒の速度で擦傷を受けた場合に存在し得る。物品１００と裸基板１１０との間の比較は、同一物品上で実行されてよく、コーティングされた表面１０１が、物品の擦傷幅を評価するために試験され、そして基板（例えば、図２の１１４）の反対側の表面が、裸基板の擦傷幅を評価するために試験され、得られる擦傷幅は、裸基板に対して、コーティングされた表面１０１における擦傷幅の減少を決定するために比較されてよい。１つ以上の実施形態において、物品１００は、Ｂｅｒｋｏｖｉｃｈ Ｉｎｄｅｎｔｅｒ Ｈａｒｄｎｅｓｓ Ｔｅｓｔによって測定した場合、約７ＧＰａ～約８ＧＰａの範囲の硬度を有する裸基板と比較して、擦傷幅の改善された減少を示す。

【0060】

１つ以上の実施形態において、物品が、コーティングされた表面１０１に沿って少なくとも１００μｍの長さに対して１０μｍ／秒の速度で１６０ｍＮの負荷を使用してＢｅｒｋｏｖｉｃｈインテンダーによって擦傷を受けた場合、得られる擦傷は、約１０μｍ未満の擦傷深さを有する。いくつかの実施形態において、得られる擦傷は、約１μｍ～約１０μｍ、約２μｍ～約１０μｍ、約３μｍ～約１０μｍ、約４μｍ～約１０μｍ、約５μｍ～約１０μｍ、約１μｍ～約９μｍ、約１μｍ～約８μｍ、約１μｍ～約７μｍ、約１μｍ～約６μｍ、約２μｍ～約８μｍ、約２μｍ～約６μｍ、約２μｍ～約５μｍまたは約２μｍ～約４μｍの範囲ならびにそれらの間の全ての範囲および部分範囲の擦傷幅を有する。本明細書に記載される擦傷幅は、最初の、かつ乱されていない（ｕｎｄｉｓｔｕｒｂｅｄ）コーティングされた表面１０１から測定され得る。言い換えると、擦傷幅は、Ｂｅｒｋｏｖｉｃｈインデンターの侵入によって引き起こされたコーティング構造の置き換えによる、擦傷の端部の周囲で形成され得るコーティング構造１１５のいずれの量も含まない。

【0061】

１つ以上の実施形態の物品１００は、約１０００グラム以上または約２０００グラム以上のＶｉｃｋｅｒｓインデンテーション破砕閾値を示す。

【0062】

１つ以上の実施形態において、物品１００は、コーティングされた表面１０１から測定した場合、光学波長域において、約８５％以上（例えば、約８６％以上、約８８％以上、約９０％以上、約９２％以上またはさらには約９４％以上）の平均透過率を示す。物品１００の全反射率は、コーティングされた表面１０１において測定した場合、光学波長域において約１５％以下であり得る。いくつかの実施形態において、物品１００は、コーティングされた表面１０１において測定した場合、光学波長域において約１％以下または約０．５％以下の全反射率を示す。本明細書で使用される場合、「透過率」という用語は、材料（例えば、コーティング材料、そのようなコーティング材料の層および／または物品１００）を通して透過された、所与の波長範囲内の入射光強度のパーセントとして定義される。「反射率」という用語は、同様に、材料（例えば、コーティング材料、そのようなコーティング材料の層および／または物品１００）から反射された、所与の波長範囲内の入射光強度のパーセントとして定義される。透過率および反射率は、特定の線幅を使用して測定される。１つ以上の実施形態において、透過率および反射率の特徴決定のスペクトル分解は、５ｎｍまたは０．０２ｅＶ未満である。いくつかの実施形態において、物品１００は、光学波長域においてコーティングされた表面１０１のみにおいて測定した場合、約１１％以下の平均反射率（コーティングされた表面１０１から測定した場合）を示す。

【0063】

コーティング構造１１５および／または層１２０の厚さは、約５マイクロメートル（μｍ）までであり得る。いくつかの実施形態において、コーティング構造１１５および／または層１２０の厚さは、約１００ナノメートル（ｎｍ）～約５マイクロメートル（μｍ）、２００ナノメートル（ｎｍ）～約５マイクロメートル（μｍ）、３００ナノメートル（ｎｍ）～約５マイクロメートル（μｍ）、４００ナノメートル（ｎｍ）～約５マイクロメートル（μｍ）、５００ナノメートル（ｎｍ）～約５マイクロメートル（μｍ）、約６００ｎｍ～約５マイクロメートル（μｍ）、約７００ｎｍ～約５マイクロメートル（μｍ）、約８００ｎｍ～約５マイクロメートル（μｍ）、約９００ｎｍ～約５マイクロメートル（μｍ）、約１マイクロメートル（μｍ）～約５マイクロメートル（μｍ）、約１．１マイクロメートル（μｍ）～約５マイクロメートル（μｍ）、約１．２マイクロメートル（μｍ）～約５マイクロメートル（μｍ）、約１．３マイクロメートル（μｍ）～約５マイクロメートル（μｍ）、約１．４マイクロメートル（μｍ）～約５マイクロメートル（μｍ）、約１．５マイクロメートル（μｍ）～約５マイクロメートル（μｍ）、約１．６マイクロメートル（μｍ）～約５マイクロメートル（μｍ）、約１．７マイクロメートル（μｍ）～約５マイクロメートル（μｍ）、約１．８マイクロメートル（μｍ）～約５マイクロメートル（μｍ）、約１．９マイクロメートル（μｍ）～約５マイクロメートル（μｍ）、約２マイクロメートル（μｍ）～約５マイクロメートル（μｍ）、１マイクロメートル（μｍ）～約３μｍ、約１マイクロメートル（μｍ）～約２．８マイクロメートル（μｍ）、約１．５マイクロメートル（μｍ）～約２．６マイクロメートル（μｍ）、約１．５マイクロメートル（μｍ）～約２．４マイクロメートル（μｍ）、約１．５マイクロメートル（μｍ）～約２．２マイクロメートル（μｍ）、約１．５マイクロメートル（μｍ）～約２マイクロメートル（μｍ）、約１．６マイクロメートル（μｍ）～約３マイクロメートル（μｍ）、約１．７マイクロメートル（μｍ）～約３マイクロメートル（μｍ）、約１．８マイクロメートル（μｍ）～約３マイクロメートル（μｍ）、約１．９マイクロメートル（μｍ）～約３マイクロメートル（μｍ）、約２マイクロメートル（μｍ）～約３マイクロメートル（μｍ）、約２．１マイクロメートル（μｍ）～約３マイクロメートル（μｍ）、約２．２マイクロメートル（μｍ）～約３マイクロメートル（μｍ）、約２．３マイクロメートル（μｍ）～約３マイクロメートル（μｍ）の範囲、ならびにそれらの間の全ての範囲および部分範囲であり得る。いくつかの実施形態において、コーティング構造１１５および／または層１２０の物理的厚さは、約０．１マイクロメートル（μｍ）～約２マイクロメートル（μｍ）または約０．１μｍ～約１マイクロメートル（μｍ）または０．２マイクロメートル（μｍ）～約１マイクロメートル（μｍ）の範囲であり得る。いくつかの実施形態において、コーティング構造１１５および／または層１２０の厚さは、約５００ｎｍ以下（例えば、約４００ｎｍ以下、約３００ｎｍ以下、約２００ｎｍ以下、約１００ｎｍ以下）であり得る。

【0064】

図３Ａ～３Ｃに示されるように、コーティング構造１１５は、１つ以上の追加の層１４０を含んでもよい。一選択において、追加の層１４０は、層１２０上に配置されてよい（図３Ａ）。別の選択において、追加の層１４０は、層１２０と基板１１０との間に配置されてもよい（図３Ｂ）。さらに別の選択において、１つの追加の層１４０Ａは、層１２０上に配置されてよく、かつ第２の追加の層１４０Ｂは、層１２０と基板１１０との間に配置されてもよい（図３Ｃ）。本明細書に記載される通り、追加の層１４０は、１つ以上の副層を含んでもよい。本明細書に記載される実施形態において使用される追加の層１４０のいずれか１つ以上も、層１２０とは異なる方法によって形成されてよいことに留意されるべきである。例えば、追加の層１４０は、化学蒸着（例えば、プラズマ強化化学蒸着）、物理蒸着（例えば、反応性または非反応性スパッタリングまたはレーザーアブレーション）、熱またはｅ－ビーム析出および／あるいは原子層析出によって形成されてよい。追加の層は、耐引掻性、物品１００の光学的特性、抗指紋特性、強度の保留または他の属性を提供するか、または強化し得る。例えば、層１２０は、追加の層１４０と交互に配置されてよく、高屈折率および低屈折率材料の交互の層構造を形成する。コーティング構造１１５は、２層以上の層１２０を含んでもよい。個々の層１２０および追加の層１４０の厚さ、ならびに全ての層１２０および追加の層１４０の合計の厚さは、所望の特性を達成するために調整されてもよい。追加の層１４０に使用される代表的な材料としては、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＧｅＯ_２、ＳｉＯ、ＡｌＯ_ｘＮ_ｙ、ＡｌＮ、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＳｉＯ_ｘＮ_ｙ、Ｓｉ_ｕＡｌ_ｖＯ_ｘＮ_ｙ、Ｓｉ_ｘＣ_ｙ、Ｓｉ_ｘＯ_ｙＣ_ｚ、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２、ＴｉＯ_ｘＮ_ｙ、ＺｒＯ_２、ＴｉＮ、ＭｇＯ、ＭｇＦ_２、ＢａＦ_２、ＣａＦ_２、ＳｎＯ_２、ＨｆＯ_２、Ｙ_２Ｏ_３、ＭｏＯ_３、ＤｙＦ_３、ＹｂＦ_３、ＹＦ_３、ＣｅＦ_３、オルガノシリケート（例えば、ＳｒＦ_３、ＬａＦ_３、ＧｄＦ_３など）、ダイヤモンド、ダイヤモンド様炭素、ポリマー、フルオロポリマー、プラズマ重合ポリマー、シロキサンポリマー、シルセスキオキサン、ポリイミド、フッ化ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、ポリフェニルスルホン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、アクリルポリマー、ウレタンポリマー、ポリメチルメタクリレートおよびそれらの組合せが含まれる。層１２０および／または追加の層１４０は、ＰＥＣＶＤ蒸着層として特徴づけられてもよい。

【0065】

基板１１０上に配置された代表的なコーティング構造１１５を表Ａに示す。

【表A】

いくつかの実施形態において、追加の層１４０Ｂ、Ｄ、ＦおよびＧに使用される低屈折率材料は、（約５５０ｎｍの波長において）約１．４５～約１．５０の範囲の屈折率および約４００の波長において約１^－４未満の吸収（ｋ）を有し得る。

【0066】

いくつかの実施形態において、追加の層１４０Ａ、ＣおよびＥに使用される高屈折率材料は、（約５５０ｎｍの波長において）約１．８５～約２．０５の範囲の屈折率および約４００の波長において約３^－４未満の吸収（ｋ）を有し得る。いくつかの実施形態において、表Ａに示すコーティング構造の層１２０は、ＳｉＯｘＮｙＣｚを含み得、かつ（約５５０ｎｍの波長において）約１．８５～約２．０５の範囲の屈折率および約４００の波長において約３^－４未満の吸収（ｋ）を示し得る。

【0067】

コーティング構造の他の実施例１１５を表ＢおよびＣに示す。

【表B】

【表C】

いくつかの実施形態において、追加の層１４０は、層１２０上に配置されるホウ素の薄層を含んでもよい。いくつか例において、このようなホウ素の追加の層は、約１００ｎｍ以下（例えば、約９０ｎｍ以下、約８０ｎｍ以下、約７０ｎｍ以下、約６０ｎｍ以下、約５０ｎｍ以下、約４０ｎｍ以下、約３０ｎｍ以下、約２０ｎｍ以下または約１０ｎｍ以下）の厚さを有し得る。いくつか例において、このようなホウ素の追加の層は、物品１００の最も外側の層であり得、したがって、コーティングされた表面１０１を形成し得る。いくつかの例において、層１２０は、層１２０の最も外側の部分がホウ素を含むが、層１２０の残りの部分はホウ素を含まないような不均一組成を有し得る。

【0068】

コーティング構造１１５またはその表面は平滑面を示し得る。いくつかの実施形態において、表面は、約８以下の荒さＲｑを有し得る。いくつかの実施形態において、コーティング構造１１５またはそれらのいずれかの層（例えば、１２０、１４０など）は、平方ミリメートル面積あたり約４０以下の欠陥（約１マイクロメートル～約５マイクロメートルの範囲の平均最長断面寸法を有する）を示し得る。いくつかの実施形態において、コーティング構造１１５またはそれらのいずれかの層（例えば、１２０、１４０など）は、平方ミリメートル面積あたり約１０以下、約５以下または約１以下の欠陥（約５０マイクロメートル以上の範囲の平均最長断面寸法を有する）を示し得る。コーティング構造１１５またはそれらのいずれかの層（例えば、１２０、１４０など）は、屈折率および／または厚さにおいて均一性を示し得る。いくつかの実施形態において、コーティング構造１１５またはそれらのいずれかの層の屈折率および／または厚さは、その表面にわたって約１％未満で変動する。

【0069】

いくつかの実施形態において、コーティング構造１１５またはそれらのいずれかの層（例えば、１２０、１４０など）は、約－３５０ＭＰａ以下（例えば、約０ＭＰａ～約－３５０ＭＰａ、０ＭＰａ～約－３００ＭＰａまたは０ＭＰａ～約２５０ＭＰａの範囲）の圧縮応力を示す。

【0070】

１つ以上の実施形態の物品１００は、無色性を示し得る。本明細書に記載される無色性は、（Ｌ、ａ^＊、ｂ^＊）比色分析系に対する参照による。光源としては、例えば、Ａ光源（タングステンフィラメント照明を表す）、Ｂ光源（日光をシミュレーションする発光物）、Ｃ光源（日光をシミュレーションする発光物）、Ｄシリーズ光源（天然日光を表す）およびＦシリーズ光源（種々の蛍光照明を表す）を含む、ＣＩＥによって決定される標準光源が含まれる。

【0071】

いくつかの実施例において、物品は、物品透過率色座標と参照点（これも直角入射において測定される）との間の距離が、約５未満（例えば、約４未満、約３未満、約２未満、約１未満または約０．５未満）であるような、直角入射におけるＣＩＥ（Ｌ^＊、ａ^＊、ｂ^＊）比色分析系における透過率色座標を有する物品色透過率を示す。この距離は、「参照点色シフト」として記載されてもよい。１つ以上の実施形態において、物品は、物品反射率色座標と参照点（これも直角入射において測定される）との間の距離が、約５未満（例えば、約４未満、約３未満、約２未満、約１未満または約０．５未満）であるような、直角入射における（Ｌ^＊、ａ^＊、ｂ^＊）比色分析系における反射率色座標を有する物品色反射率示す。この距離は、「参照点色シフト」として記載されてもよい。物品の物品反射率および／または透過率色座標は、直角入射において、コーティングされた表面１０１から測定される。１つ以上の実施形態において、参照点は、Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊色空間の起点（０、０）または（－２、－２）（あるいは色座標ａ^＊＝０、ｂ^＊＝０またはａ^＊＝－２、ｂ^＊＝－２）であってもよいか、あるいは基板１１０の透過率色座標または反射率色座標であってもよい。物品１００の参照点色シフトが基板に関して定義される場合、物品の透過率色座標は、基板の透過率色座標と比較され、そして物品の反射率色座標は、基板の反射率色座標と比較される。１つ以上の特定の実施形態において、参照点に対する物品透過率色および／または物品反射率色の参照点色シフトは、１未満または０．５未満であってもよい。１つ以上の特定の実施形態において、参照点に対する物品透過率色および／または物品反射率色に関する参照点色シフトは、１．８、１．６、１．４、１．２、０．８、０．６、０．４、０．２、０、ならびにその間の全範囲および部分範囲であってよい。参照点が色座標ａ^＊＝０、ｂ^＊＝０である場合、色シフトは、次の方程式、色座標距離＝√（（ａ^＊）^２＋（ｂ^＊）^２）によって算出される。参照点が色座標ａ^＊＝－２、ｂ^＊＝－２である場合、色シフトは、√（（ａ^＊ _物品＋２）^２＋（ｂ^＊ _物品＋２）^２）によって定義される。参照点が基板１１０の色座標である場合、色シフトは、次の方程式、色座標距離＝√（（ａ^＊ _物品－ａ^＊ _基板）^２＋（ｂ^＊ _物品－ｂ^＊ _基板）^２）によって算出される。

【0072】

１つ以上の実施形態において、物品１００は、参照入射照明角度からの入射照明角度において見た場合に約５未満の（透過率または反射率における）角度色シフトを示し得る。本明細書で使用される場合、視野角に関する「角度色シフト」という句は、ＣＩＥ（Ｌ^＊、ａ^＊、ｂ^＊）比色分析系におけるａ^＊およびｂ^＊の両方における変化を指す。

【0073】

角度色は、入射照明角度によるスペクトル反射率変動におけるシフトのため、視野角によって反射においてシフトする。角度色は、入射照明角度によるスペクトル透過率変動における同シフトのため、視野角によって透過においてもシフトする。入射照明角度による観察された色および角度色シフトは、しばしば、デバイスユーザーにとって、特に、蛍光照明およびいくつかのＬＥＤ照明などの鋭いスペクトル特徴を有する照明下、気を散らすか、または不愉快である。透過率における角度色シフトも、反射における色シフトの要因の役割を果たし得、またその逆もあり得る。透過および／または反射における角度色シフトの要因としては、視野角による角度色シフト、または特定の照明または試験系によって定義される（いくらかは角度から独立する）材料吸収によって生じ得る特定の白点からの角度色シフトも含まれ得る。

【0074】

物品の反射率および／または透過率角度色座標は、コーティングされた表面１０１から測定される。視野角に関する色シフトは、以下の等式：√（（ａ^＊ _２－ａ^＊ _１）^２＋（ｂ^＊ _２－ｂ^＊ _１）^２）を使用して決定され得る。物品の（透過率または反射率における）ａ^＊およびｂ^＊座標は、（直角入射または直角入射から約６度を含み得る）入射参照照明角度で見た場合の座標（すなわち、ａ^＊ _１およびｂ^＊ _１）および参照入射照明角度からの入射照明角度における座標（すなわち、ａ^＊ _２およびｂ^＊ _２）である。ただし、入射照明角度は参照入射照明角度とは異なり、いくつかの場合、参照入射照明角度とは少なくとも約２度または約５度異なる。いくつかの場合、約５以下の色シフトは、照明下で参照入射照明角度から様々な入射照明角度で見た場合に物品によって示される。いくつかの場合、色シフトは、約４以下、３以下、２．５以下、２以下、１．９以下、１．８以下、１．７以下、１．６以下、１．５以下、１．４以下、１．３以下、１．２以下、１．１以下、１以下、０．９以下、０．８以下、０．７以下、０．６以下、０．５以下、０．４以下、０．３以下、０．２以下または０．１以下である。いくつかの実施形態において、色シフトは約０であってもよい。

【0075】

角度色シフトを測定するために使用される光源は、Ａ光源（タングステン－フィラメント照明を表す）、Ｂ光源（日光をシミュレートする発光体）、Ｃ光源（日光をシミュレートする発光体）、Ｄシリーズ光源（自然日光を表す）およびＦシリーズ光源（種々の蛍光灯を表す）を含むＣＩＥによって決定される標準光源を含むことができる。具体的な例において、物品は、ＣＩＥ Ｆ２、Ｆ１０、Ｆ１１、Ｆ１２またはＤ６５光源、より具体的にはＣＩＥ Ｆ２光源下で参照照明角度から入射照明角度で見た場合に約５以下の反射率および／または透過率における角度色シフトを示す。

【0076】

参照照明角度は、直角入射、直角入射から５度、直角入射から６度、直角入射から１０度、直角入射から１５度、直角入射から２０度、直角入射から２５度、直角入射から３０度、直角入射から３５度、直角入射から４０度、直角入射から５０度、直角入射から５５度もしくは直角入射から６０度を含み得るが、ただし、参照照明角度と入射照明角度との間の差異は少なくとも約１度、２度または約５度であることを条件とする。入射照明角度は、参照照明角度に対して、参照照明角度から約５度～約８０度、約５度～約７０度、約５度～約６５度、約５度～約６０度、約５度～約５５度、約５度～約５０度、約５度～約４５度、約５度～約４０度、約５度～約３５度、約５度～約３０度、約５度～約２５度、約５度～約２０度、約５度～約１５度の範囲、ならびにそれらの間の全範囲および部分範囲であってよい。この物品は、参照照明角度が直角入射である場合、約２度～約８０度（または約１０度～約８０度、または約２０度～約８０度）の範囲の全ての入射照明角において、および全ての入射照明角度に沿って、本明細書に記載される反射率および／または透過率における角度色シフトを示し得る。いくつかの実施形態において、この物品は、入射照明角度および参照照明角度の間の差異が少なくとも約１度、２度または約５度である場合、約２度～約８０度（または約１０度～約８０度、または約２０度～約８０度）の範囲の全ての入射照明角において、および全ての入射照明角に沿って、本明細書に記載される反射率および／または透過率における角度色シフトを示し得る。一例において、この物品は、直角入射に等しい参照照明角度から約２度～約６０度、約５度～約６０度、または約１０度～約６０度の範囲のいずれかの入射照明角度において、５以下（例えば、４以下、３以下または約２以下）の反射率および／または透過率における角度色シフトを示し得る。他の例において、この物品は、参照照明角度が１０度であり、かつ入射照明角度が、参照照明角度から約１２度～約６０度、約１５度～約６０度または約２０度～約６０度の範囲のいずれかの角度である場合、５以下（例えば、４以下、３以下または約２以下）の反射率および／または透過率における角度色シフトを示し得る。

【0077】

いくつかの実施形態において、角度色シフトは、約２０度～約８０度の範囲の参照照明角度（例えば、直角入射）と入射照明角度との間の全ての角度で測定されてよい。言い換えると、角度色シフトは、約０度～約２０度、約０度～約３０度、約０度～約４０度、約０度～約５０度、約０度～約６０度または約０度～約８０度の範囲の全ての角度で測定されてよく、かつ約５未満または約２未満であり得る。

【0078】

いくつかの場合、物品透過率色シフト、物品反射率色シフトおよび／または角度色シフトは、使用される照明によって決定される参照点から１以下、０．５以下または約０．２以下の半径に関して定義され得る。Ｄ６５が利用される場合、半径は、（Ｌ^＊＝９６．９、ａ^＊＝－０．０１、ｂ^＊＝０．１５）の参照点から、および約１０度の入射照明角度において決定され得る。別の実施形態において、Ｆ２が利用される場合、半径は、（Ｌ^＊＝３３．８、ａ^＊＝０．０７、ｂ^＊＝－０．５２）の参照点から、約５度～約６０度の範囲の入射照明角度において決定され得る。

【0079】

基体１１０は無機物であってよく、そして非晶質基体、結晶質基体またはそれらの組合せが含まれ得る。いくつかの特定の実施形態において、基体１１０としては、特に、プラスチックおよび／または金属基板を除外してよい。いくつかの実施形態において、基体１１０は有機物であってもよく、そして特にポリマーであってよい。適切なポリマーの例としては、限定されないが、ポリスチレン（ＰＳ）（スチレンコポリマーおよびブレンドを含む）、ポリカーボネート（ＰＣ）（コポリマーおよびブレンドを含む）、ポリエステル（ポリエチレンテレフタレートおよびポリエチレンテレフタレートコポリマーを含む、コポリマーおよびブレンドを含む）、ポリオレフィン（ＰＯ）および環式ポリオレフィン（環式－ＰＯ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を含むアクリルポリマー（コポリマーおよびブレンドを含む）、熱可塑性ウレタン（ＴＰＵ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）および互いとのこれらのポリマーのブレンドを含む熱可塑性プラスチックが含まれる。他の代表的なポリマーとしては、エポキシ、スチレン系、フェノール系、メラミンおよびシリコーン樹指が含まれる。

【0080】

１つ以上の実施形態において、基体は、約１．４５～約１．５５の範囲の屈折率を示す。特定の実施形態において、基体１１０は、少なくとも５、少なくとも１０、少なくとも１５または少なくとも２０の試料を使用して、ボール－オン－リング試験を使用して測定した場合、０．５％以上、０．６％以上、０．７％以上、０．８％以上、０．９％以上、１％以上、１．１％以上、１．２％以上、１．３％以上、１．４％以上、１．５％以上または２％以上の、１つ以上の対立する主要表面における表面上の平均破壊ひずみを示し得る。特定の実施形態において、基体１１０は、約１．２％、約１．４％、約１．６％、約１．８％、約２．２％、約２．４％、約２．６％、約２．８％または約３％以上の、１つ以上の対立する主要表面における、その表面上の平均破壊ひずみを示し得る。

【0081】

適切な基体１１０は、約３０ＧＰａ～約１２０ＧＰａの範囲の弾性係数（またはヤング率）を示し得る。いくつかの場合、基体の弾性係数は、約３０ＧＰａ～約１１０ＧＰａ、約３０ＧＰａ～約１００ＧＰａ、約３０ＧＰａ～約９０ＧＰａ、約３０ＧＰａ～約８０ＧＰａ、約３０ＧＰａ～約７０ＧＰａ、約４０ＧＰａ～約１２０ＧＰａ、約５０ＧＰａ～約１２０ＧＰａ、約６０ＧＰａ～約１２０ＧＰａ、約７０ＧＰａ～約１２０ＧＰａの範囲、ならびにそれらの間の全範囲および部分範囲であってよい。

【0082】

１つ以上の実施形態において、基板１１０は非晶質であってよく、そして強化されていても、または強化されていなくてもよいガラスを含み得る。適切なガラスの例としては、ソーダ石灰ガラス、アルカリフリーガラス、アルカリアルミノシリケートガラス、アルカリ含有ボロシリケートガラスおよびアルカリアルミノボロシリケートガラスが含まれる。いくつかの変形において、ガラスはリチアを含まなくてもよい。１つ以上の別の実施形態において、基体１１０は、（強化されていても、または強化されていなくてもよい）ガラスセラミック基体などの結晶質基体を含んでもよく、あるいはサファイアなどの単結晶構造を含んでもよい。１つ以上の特定の実施形態において、基体１１０は、非晶質ベース（例えば、ガラス）および結晶質クラッディング（例えば、サファイア層、多結晶質アルミナ層および／またはスピネル（ＭｇＡｌ_２Ｏ_４）層）を含む。

【0083】

基体１１０は実質的に平面であるか、またはシート状であってよいが、他の実施形態では、湾曲しているか、または別の方法で形成もしくは制作された基体を利用してもよい。基体１１０は、実質的に光学的にクリアであり、透明であり、かつ光散乱がないものであり得る。そのような実施形態において、基体は、約８５％以上、約８６％以上、約８７％以上、約８８％以上、約８９％以上、約９０％以上、約９１％以上または約９２％以上の光学波長領域における平均透過率を示し得る。１つ以上の別の実施形態において、基体１１０は不透明であり得るか、あるいは約１０％未満、約９％未満、約８％未満、約７％未満、約６％未満、約５％未満、約４％未満、約３％未満、約２％未満、約１％未満または約０％未満の光学波長領域における平均透過率を示し得る。基体１１０は、任意選択的に、白色、黒色、赤色、青色、緑色、黄色、オレンジ色などの色を示してもよい。

【0084】

さらに、あるいは代わりに、基体１１０の物理的厚さは、美的および／または機能的な理由で、その寸法の１つ以上に沿って変化してもよい。例えば、基体１１０の端部は、基体１１０のより中央の領域と比較して、より厚くてもよい。基体１１０の長さ、幅および物理的厚さ寸法も、物品１００の用途または使用によって異なってもよい。

【0085】

基体１１０は、様々な異なるプロセスを使用して提供されてもよい。例えば、基体１１０がガラスなどの非晶質基体を含む場合、種々の形成方法として、フロートガラスプロセス、ならびにフュージョンドローおよびスロットドローなどのダウンドロープロセスを含むことができる。

【0086】

いったん形成されたら、基体１１０を強化して、強化基体を形成してもよい。本明細書で使用される場合、「強化基体」という用語は、例えば、基体の表面において、より大きいイオンとより小さいイオンとのイオン交換によって化学的に強化された基体を指し得る。しかしながら、熱焼戻し、または圧縮応力および中央表面張力領域を生じる基体の部分間の熱膨脹率の不適合性を利用することなどの当該分野で既知の他の強化方法を利用して、強化基体を形成してもよい。

【0087】

基体がイオン交換プロセスによって化学的に強化される場合、基体の表面層のイオンは、同一原子価または酸化状態を有するより大きいイオンによって置き換えられるか、または交換される。イオン交換プロセスは、典型的に、基体中でより小さいイオンと交換されるより大きいイオンを含有する溶融塩浴に基体を浸漬することによって実行される。限定されないが、浴組成および温度、浸漬時間、塩浴（または浴）中の基体の浸漬数、複数の塩浴の使用、焼きなまし、洗浄などの追加ステップなどを含むイオン交換プロセスのパラメーターは、一般に、強化操作から得られる基体の組成および所望の圧縮応力（ＣＳ）、基体の圧縮応力層の深さ（または層の深さ）によって決定されることは、当業者により理解されるであろう。例として、アルカリ金属含有ガラス基板のイオン交換は、限定されないが、より大きいアルカリ金属イオンの硝酸塩、硫酸塩および塩化物などの塩を含有する少なくとも１つの溶融浴中での浸漬によって達成され得る。溶融塩浴の温度は、典型的に約３８０℃～約４５０℃の範囲であるが、浸漬時間は約１５分～約４０時間の範囲である。しかしながら、上記とは異なる温度および浸漬時間も使用されてよい。

【0088】

加えて、ガラス基体が複数のイオン交換浴に浸漬され、浸漬間に洗浄および／または焼きなましステップが行われるイオン交換プロセスの非限定的な例は、異なる濃度の塩浴中での複数回の連続的なイオン交換処理における浸漬によってガラス基体が強化される、２００８年７月１１日出願の米国仮特許出願第６１／０７９，９９５号明細書からの優先権を主張する、Ｄｏｕｇｌａｓ Ｃ．Ａｌｌａｎらによる「Ｇｌａｓｓ ｗｉｔｈ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ Ｓｕｒｆａｃｅ ｆｏｒ Ｃｏｎｓｕｍｅｒ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」と題された２００９年７月１０日出願の米国特許出願公開第１２／５００，６５０号明細書、およびガラス基体が、流出イオンによって希釈された第１の浴中でのイオン交換、それに続いて、第１の浴よりも低い流出イオン濃度を有する第２の浴中での浸漬によって強化される、２００８年７月２９日出願の米国仮特許出願第６１／０８４，３９８号明細書からの優先権を主張する、Ｃｈｒｉｓｔｏｐｈｅｒ Ｍ．Ｌｅｅらによる「Ｄｕａｌ Ｓｔａｇｅ Ｉｏｎ Ｅｘｃｈａｎｇｅ ｆｏｒ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ ｏｆ Ｇｌａｓｓ」と題された２０１２年１１月２０日発行の米国特許第８，３１２，７３９号明細書に記載されている。米国特許出願公開第１２／５００，６５０号明細書および米国特許第８，３１２，７３９号明細書の内容は、全体として参照によって本明細書に組み込まれる。

【0089】

イオン交換によって達成される化学的強化の度合いは、中央表面張力（ＣＴ）、表面ＣＳおよび層の深さ（ＤＯＬ）のパラメーターに基づいて定量化されてよい。表面ＣＳは、表面付近、または強化ガラス内の様々な深さで測定されてよい。最高ＣＳ値は、強化された基体の表面において測定されたＣＳ（ＣＳ_ｓ）を含み得る。ガラス基体内の圧縮応力層に隣接する内部領域に関して算出されるＣＴは、ＣＳ、物理的厚さｔおよびＤＯＬから計算することができる。ＣＳおよびＤＯＬは、当該技術分野において既知の手段を使用して測定される。そのような手段には、限定されないが、株式会社ルケオ（日本、東京）によって製造されるＦＳＭ－６０００などの市販品として入手可能な器具を使用する表面応力（ＦＳＭ）の測定などが含まれ、そしてＣＳおよびＤＯＬの測定方法は、「Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｃｈｅｍｉｃａｌｌｙ Ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄ Ｆｌａｔ Ｇｌａｓｓ」と題されたＡＳＴＭ １４２２Ｃ－９９、ならびに「Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｎｏｎ－Ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ Ｐｈｏｔｏｅｌａｓｔｉｃ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｅｄｇｅ ａｎｄ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｓｔｒｅｓｓｅｓ ｉｎ Ａｎｎｅａｌｅｄ，Ｈｅａｔ－Ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄ，ａｎｄ Ｆｕｌｌｙ－Ｔｅｍｐｅｒｅｄ Ｆｌａｔ Ｇｌａｓｓ」と題されたＡＳＴＭ １２７９．１９７７９に記載されている。上記文献の内容は、全体として参照によって本明細書に組み込まれる。表面応力測定は、ガラス基板の複屈折と関係する応力光学係数（ＳＯＣ）の正確な測定に依拠する。ＳＯＣは、次に、繊維および４点曲げ法（これらの方法は両方とも「Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｇｌａｓｓ Ｓｔｒｅｓｓ－Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ」と題されたＡＳＴＭ規格Ｃ７７０－９８（２００８）に記載され、その内容は全体として参照によって本明細書に組み込まれる）、ならびにバルクシリンダー法などの当該技術分野において既知の方法によって測定される。ＣＳおよびＣＴの間の関係は、次式（１）：
ＣＴ＝（ＣＳ・ＤＯＬ）／（ｔ－２ＤＯＬ） （１）
によって与えられる。式中、ｔはガラス物品の物理的厚さ（μｍ）である。本開示の様々な項目において、ＣＴおよびＣＳは、本明細書中、メガパスカル（ＭＰａ）で表され、物理的厚さｔはマイクロメートル（μｍ）またはミリメートル（ｍｍ）で表され、そしてＤＯＬはマイクロメートル（μｍ）で表される。

【0090】

一実施形態において、強化された基体１１０は、２５０ＭＰａ以上、３００ＭＰａ以上、例えば、４００ＭＰａ以上、４５０ＭＰａ以上、５００ＭＰａ以上、５５０ＭＰａ以上、６００ＭＰａ以上、６５０ＭＰａ以上、７００ＭＰａ以上、７５０ＭＰａ以上または８００ＭＰａ以上の表面ＣＳを有することができる。強化された基体は、１０μｍ以上、１５μｍ以上、２０μｍ以上（例えば、２５μｍ、３０μｍ、３５μｍ、４０μｍ、４５μｍ、５０μｍ以上）のＤＯＬおよび／または１０ＭＰａ以上、２０ＭＰａ以上、３０ＭＰａ以上、４０ＭＰａ以上（例えば、４２ＭＰａ、４５ＭＰａまたは５０ＭＰａ以上）であるが、１００ＭＰａ未満（例えば、９５、９０、８５、８０、７５、７０、６５、６０、５５ＭＰａ以下）のＣＴを有してもよい。１つ以上の特定の実施形態において、強化された基体は、５００ＭＰａより高い表面ＣＳ、１５μｍより大きいＤＯＬおよび１８ＭＰａより高いＣＴの１つ以上を有する。

【0091】

基体中で使用されてもよい代表的なガラスとしては、アルカリアルミノシリケケートガラス組成物またはアルカリアルミノボロシリケートガラス組成物が含まれてよいが、他のガラス組成物が考察される。そのようなガラス組成物は、イオン交換プロセスによって化学的に強化されることが可能である。ガラス組成物の一例は、ＳｉＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３およびＮａ_２Ｏを含んでなり、（ＳｉＯ_２＋Ｂ_２Ｏ_３）≧６６モル％およびＮａ_２Ｏ≧９モル％である。一実施形態において、ガラス組成物は、少なくとも６重量％の酸化アルミニウムを含む。さらなる実施形態において、基体は、アルカリ土類酸化物の含有量が少なくとも５重量％であるように、１種以上のアルカリ土類酸化物を有するガラス組成物を含む。適切なガラス組成物は、いくつかの実施形態において、Ｋ_２Ｏ、ＭｇＯおよびＣａＯの少なくとも１種をさらに含んでなる。特定の実施形態において、基体で使用されるガラス組成物は、６１～７５モル％のＳｉＯ_２、７～１５モル％のＡｌ_２Ｏ_３、０～１２モル％のＢ_２Ｏ_３、９～２１モル％のＮａ_２Ｏ、０～４モル％のＫ_２Ｏ、０～７モル％のＭｇＯおよび０～３モル％のＣａＯを含んでなることができる。

【0092】

基体に適切なガラス組成物のさらなる例は、６０～７０モル％のＳｉＯ_２、６～１４モル％のＡｌ_２Ｏ_３、０～１５モル％のＢ_２Ｏ_３、０～１５モル％のＬｉ_２Ｏ、０～２０モル％のＮａ_２Ｏ、０～１０モル％のＫ_２Ｏ、０～８モル％のＭｇＯ、０～１０モル％のＣａＯ、０～５モル％のＺｒＯ_２、０～１モル％のＳｎＯ_２、０～１モル％のＣｅＯ_２、５０ｐｐｍ未満のＡｓ_２Ｏおよび５０ｐｐｍ未満のＳｂ_２Ｏ_３を含んでなり、１２モル％≦（Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ）≦２０モル％および０モル％≦（ＭｇＯ＋ＣａＯ）≦１０モル％である。

【0093】

基体に適切なガラス組成物のなおさらなる例は、６３．５～６６．５モル％のＳｉＯ_２、８～１２モル％のＡｌ_２Ｏ_３、０～３モル％のＢ_２Ｏ_３、０～５モル％のＬｉ_２Ｏ、８～１８モル％のＮａ_２Ｏ、０～５モル％のＫ_２Ｏ、１～７モル％のＭｇＯ、０～２．５モル％のＣａＯ、０～３モル％のＺｒＯ_２、０．０５～０．２５モル％のＳｎＯ_２、０．０５～０．５モル％のＣｅＯ_２、５０ｐｐｍ未満のＡｓ_２Ｏ_３および５０ｐｐｍ未満のＳｂ_２Ｏ_３を含んでなり、１４モル％≦（Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ）≦１８モル％および２モル％≦（ＭｇＯ＋ＣａＯ）≦７モル％である。

【0094】

特定の実施形態において、基体に適切なアルカリアルミノシリケートガラス組成物は、アルミナ、少なくとも１種のアルカリ金属、そしていくつかの実施形態において、５０モル％より多いＳｉＯ_２、他の実施形態において、少なくとも５８モル％のＳｉＯ_２、さらに他の実施形態において、少なくとも６０モル％のＳｉＯ_２を含んでなり、比率は、

【0095】

【数1】

【0096】

であり、比率の成分はモル％で表され、そして変性剤はアルカリ金属酸化物である。このガラス組成物は、特定の実施形態において、５８～７２モル％のＳｉＯ_２、９～１７モル％のＡｌ_２Ｏ_３、２～１２モル％のＢ_２Ｏ_３、８～１６モル％のＮａ_２Ｏおよび０～４モル％のＫ_２Ｏを含んでなり、比率は、

【0097】

【数2】

【0098】

である。

【0099】

なお他の実施形態において、基体は、６４～６８モル％のＳｉＯ_２、１２～１６モル％のＮａ_２Ｏ、８～１２モル％のＡｌ_２Ｏ_３、０～３モル％のＢ_２Ｏ_３、２～５モル％のＫ_２Ｏ、４～６モル％のＭｇＯおよび０～５モル％のＣａＯを含んでなり、６６モル％≦ＳｉＯ_２＋Ｂ_２Ｏ_３＋ＣａＯ≦６９モル％、Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ＋Ｂ_２Ｏ_３＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＞１０モル％、５モル％≦ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ≦８モル％、（Ｎａ_２Ｏ＋Ｂ_２Ｏ_３）－Ａｌ_２Ｏ_３≦２モル％、２モル％≦Ｎａ_２Ｏ－Ａｌ_２Ｏ_３≦６モル％および４モル％≦（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ）－Ａｌ_２Ｏ_３≦１０モル％であるアルカリアルミノシリケートガラス組成物を含んでもよい。

【0100】

別の実施形態において、基体は、２モル％以上のＡｌ_２Ｏ_３および／またはＺｒＯ_２、あるいは４モル％以上のＡｌ_２Ｏ_３および／またはＺｒＯ_２を含んでなるアルカリアルミノシリケートガラス組成物を含んでもよい。

【0101】

基体１１０が結晶質基体を含む場合、基体は単結晶を含んでもよく、Ａｌ_２Ｏ_３を含み得る。そのような単結晶基体はサファイアと呼ばれる。他の適切な結晶質材料としては、多結晶質アルミナ層および／またはスピネル（ＭｇＡｌ_２Ｏ_４）が含まれる。

【0102】

任意選択的に、結晶質基体１１０は、強化されていても、または強化されていなくてもよいガラスセラミック基体を含んでもよい。適切なガラスセラミックの例としては、Ｌｉ_２Ｏ－Ａｌ_２Ｏ_３－ＳｉＯ_２系（すなわち、ＬＡＳ－系）ガラスセラミック、ＭｇＯ－Ａｌ_２Ｏ_３－ＳｉＯ_２系（すなわち、ＭＡＳ－系）ガラスセラミック、および／またはβ－石英固溶体、β－黝輝石ｓｓ、菫青石および二ケイ酸リチウムを含む主結晶相を含むガラスセラミックを含み得る。ガラスセラミック基体は、本明細書に開示された化学的強化プロセスを使用して強化されてもよい。１つ以上の実施形態において、ＭＡＳ－系ガラスセラミック基体は、Ｌｉ_２ＳＯ_４溶融塩中で強化されてよく、それによって、Ｍｇ^２＋に対する２Ｌｉ^＋の交換が発生可能である。

【0103】

１つ以上の実施形態による基体１１０は、約１００μｍ～約５ｍｍの範囲の物理的厚さを有することができる。基体１１０の物理的厚さの例は、約１００μｍ～約５００μｍの範囲である（例えば、１００、２００、３００、４００または５００μｍ）。基体１１０の物理的厚さのさらなる例は、約５００μｍ～約１０００μｍの範囲である（例えば、５００、６００、７００、８００、９００または１０００μｍ）。基体１１０は、約１ｍｍより大きい物理的厚さを有してもよい（例えば、約２、３、４または５ｍｍ）。１つ以上の特定の実施形態において、基体１１０は、２ｍｍ以下または１ｍｍ未満の物理的厚さを有してもよい。基体１１０は、表面きずの影響を取り除くか、あるいは減少させるために、酸研磨されるか、または他の方法で処理されてよい。

【0104】

本開示の第３の態様は、本明細書に記載のコーティング材料の形成方法に関する。１つ以上の実施形態において、この方法は、化学蒸着法を使用してコーティング材料を形成するステップを含む。特定の実施形態において、コーティング材料を形成するために、プラズマ強化化学蒸着法が利用されてよい。理論によって拘束されないが、そのようなプロセスは、典型的に物理的蒸着法によって達成される速度と比較して、より高い、またはより速い析出速度を可能にする。加えて、本明細書に記載の方法は、コーティング材料の形成の間に、形成されたコーティング材料、析出チャンバーまたは両方を選択的にエッチングするステップを含み得る。そのような実施形態において、結果として生じるコーティング材料は、径、種類および欠陥の頻度に関して、より低い欠点を示す。材料は、本明細書に記載される通り、１つ以上の層で形成され得る。

【0105】

１つ以上の実施形態において、この方法は、チャンバー中に供給源ガスを導入するステップと、本明細書に記載されるコーティング材料を化学蒸着法によって基板上に形成するステップとを含む。この方法は、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）法、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）または容量結合パラレルプレート法によって、チャンバー中でプラズマを発生させるステップを含み得る。供給源ガスとしては、ケイ素供給源ガス、アルミニウム供給源ガスおよび窒素供給源ガスのいずれか１種以上を含むことができる。１つ以上の実施形態において、ケイ素供給源ガスはシランを含み得、アルミニウム供給源ガスは、ＡｌＣｌ_３、トリメチルアルミニウムＡｌ_２（ＣＨ_３）_６または他の既知のアルミニウム供給源ガスを含み得、そして窒素供給源ガスは、窒素、亜酸化窒素、アンモニアまたはそれらの組合せを含み得る。いくつかの実施形態において、水素供給源ガス（例えば、シランまたは水素）、炭素供給源ガス（例えば、一酸化炭素、二酸化炭素、アセチレン、ブタンおよびメタン）、酸素、フッ素供給源ガス（例えば、四フッ化ケイ素およびフルオロカーボン）、ホウ素供給源ガス（例えば、Ｂ_２Ｈ_６、ＢＦ_３または他の既知のホウ素供給源）、あるいはそれらの組合せなどの追加のガスがチャンバーに導入されてもよい。析出組成物は、約５５０℃以下または約１５０度以下であり得る。１つ以上の実施形態において、この方法は、コーティング材料を形成する前に、チャンバー中に基板を導入するステップを含んでもよい。この方法は、コーティング材料と基板との間に、またはコーティング材料上に１つ以上の追加の層を形成するステップを含んでもよい。任意選択的に、この方法は、コーティング材料および／またはいずれかの１つ以上の追加の層を形成する前に、１回以上のクリーニングステップを含んでもよい。

【実施例】

【0106】

以下の実施例によって、種々の実施形態がさらに明確に示されるであろう。

【0107】

以下の実施例において、本明細書に記載の実施形態によるコーティング材料および既知の材料の層が、Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄから商標Ｅａｇｌｅ ＸＧ（商標）で入手可能な基板上に形成された。層の厚さ、指数および光学バンドギャップは、付随するソフトウェアを含むシングルＦ－Ｋオシレーターモデルを使用して、ｎ＆ｋ分析器（ｎ＆ｋ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｉｎｃ．，Ｓａｎ Ｊｏｓｅ ＣＡ）によって測定した。硬度は、Ｂｅｒｋｏｖｉｃｈ Ｉｎｄｅｎｔｅｒ Ｈａｒｄｎｅｓｓ Ｔｅｓｔに従って測定し、ヤング率は、当該技術分野において既知の方法を使用して、Ｂｅｒｋｏｖｉｃｈインデンターを使用して測定された。

【0108】

層の水素含有量は、６．３８ＭｅＶにおける^１５Ｎビームの２μＣの装填を使用して、原子核反応分析（ＮＲＡ）によって測定した。水素以外の成分に対する層の組成は、ＰＨＩ－Ｑｕａｎｔｕｍ ２０００ ＸＰＳ機器を使用して、Ｘ線光電子分光分析法（ＸＰＳ）によって決定した。データは、ＸＰＳユニットの販売業者によって提供されるソフトウェアパッケージを使用して分析した。組成測定のために、２ｍｍ×２ｍｍの領域を層の表面から選択し、直径０．２ｍｍの点を２ｍｍ×２ｍｍの領域の中心で選択し、そして直径０．２ｍｍの点における層の組成を測定した。次いで、２ｍｍ×２ｍｍの領域を、数分の１分から数分に及ぶ期間で、４ｋＶで加速されたＡｒ^＋イオンを使用してスパッタリングを行い、それによって表面で約１５Ｗの電流が生じた。スパッタステップの後、同様の様式および領域でスパッタリングされた２ｍｍ×２ｍｍの中心における０．２ｍｍ点の組成を再び測定した。層の全深さがスパッタリングされ、そして基板が露出するまで、このプロセスを何回も繰り返した。この様式において、層の厚さの関数としての種々の元素の濃度の深さプロフィールが得られた。層組成は、表面領域を避けて、典型的に、層中に約２０ｎｍから約２００ｎｍまでの深さからの範囲であり、かつその下に存在する基板まで延在する層のバルク中のそれぞれの元素の濃度を平均することによって算出された。複数の深さの組成の標準偏差によって測定される、このような組成の算出方法の精度は、約±０．５原子％である。Ａｒイオンを使用するスパッタ深さプロファイルは、ＸＰＳによって測定されたバルク組成が実際のバルク組成とは異なり得るように、ある特定の元素の優先的なスパッタリングをもたらし得る。優先的なスパッタリング効果を考慮する補正因子が適用されず、上記の方法論のみを使用して組成が算出された。同等の酸窒化物材料に対する上記で得られるＸＰＳ深さプロフィールと、他の分析技術を使用するバルク組成測定の比較が利用可能であることは注目すべきであり、そして本明細書に記載された方法論に従って測定されたＸＰＳ深さプロフィールと、これらの他の技術によって測定された組成との間の偏差の大きさは小さいことが示される（Ｍａｒｔｉｎ，Ｄ．Ｍ．，Ｅｎｌｕｎｄ，Ｊ．，Ｋａｐｐｅｒｔｚ，Ｏ，Ｊｅｎｓｅｎ，Ｊ．“Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ＸＰＳ ａｎｄ ＴｏＦ－ＥＲＤＡ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｈｉｇｈ－ｋ Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，”Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃｓ：Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｅｒｉｅｓ１００（２００８）０１２０３６）。

【0109】

実施例１
実施例１Ａ～１Ｆにおいて、４００ｎｍの厚さおよび次のコーティング材料組成（Ａ～Ｆ）：ＳｉＮ_ｘ、ＳｉＮ_ｘＦ_ｙ、ＳｉＯ_ｘＮ_ｙ、ＳｉＣ_ｘＮ_ｙ、ＳｉＣ_ｘＯ_ｙＮ_ｚおよびＳｉＯ_ｘＣ_ｙを有する単層が、上記の通りに形成された。これらの単層は、Ｐｌａｓｍａ－Ｔｈｅｒｍ Ｖｅｒｓａｌｉｎｅ Ｈｉｇｈ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐｌａｓｍａ （「ＨＤＰ」）ＣＶＤツールを使用して、個々の基板上にそれぞれ形成された。Ｐｌａｓｍａ－Ｔｈｅｒｍ Ｖｅｒｓａｌｉｎｅ ＨＤＰＣＶＤツールは、基板が配置されるプラテンに動力を伝導する１３．５６ＭＨｚ ＲＦ供給によって設定された基板バイアスから独立して、高いイオン化を達成するために、２ＭＨｚ誘導結合プラズマ供給源を使用する誘導結合プラズマ（「ＩＣＰ」）ＣＶＤシステムである。そのようなシステムは、従来のパラレルプレートＰＥＣＶＤより低い基板温度での高密度フィルムの析出を完全に可能にする。プロセス条件には、表１に示されるように、シラン、窒素、水素、メタン、二酸化炭素、亜酸化窒素、酸素、水素および四フッ化ケイ素の析出ガス（適切であれば、ｓｃｃｍの単位で、そして表１に示されるように）、ならびに約１５０℃の基板温度および１２．５または５ｍｔｏｒｒの圧力（Ｐ）の使用が含まれた。表１に示されるように、アルゴンを５０ｓｃｃｍの速度で流し、そしてＲＦ電力を６００Ｗまたは１５００Ｗでコイルに供給した。析出時間は表１中、秒で報告される。

【0110】

【表1-1】

【0111】

【表1-2】

【0112】

層が基板上に形成した後、それぞれの層の組成の範囲を測定するために、ＮＲＡおよびＸＰＳを使用した。次いで、Ｂｅｒｋｏｖｉｃｈ Ｉｎｄｅｎｔｅｒ Ｈａｒｄｎｅｓｓ Ｔｅｓｔを使用して、それぞれの層の硬度を測定した。測定された層の硬度は、図４において、窒素（原子％）対ケイ素（原子％）の組成比のの関数としてプロットされる。図４に示されるように、約０．８以上（または約０．８５以上）の窒素（原子％）対ケイ素（原子％）の組成比を示す層は、約１５ＧＰａ以上または約１７ＧＰａ以上の硬度も示した。これらの値を、同様の厚さを有するが、スパッタリングまたはＰＶＤプロセスによって形成されたＳｉＮ_ｘ層と対比することができる。ＰＶＤによって形成されたＳｉＮ_ｘ層は、窒素（原子％）対ケイ素（原子％）の組成比が約０．７５である時に最大硬度を示す。

【0113】

図５は、窒素の量（原子％）のの関数としてプロットされた、実施例１Ａ～１Ｆの層の測定された硬度を例示する。図５に示されるように、約３０原子％より多く、または約３５原子％より多く（であるが、約４０～４１原子％未満）の窒素含有量を有する層は、約１７ＧＰａ以上の硬度を示した。

【0114】

実施例１Ａ～１Ｆの層の測定された硬度は、図６において、ケイ素の量（原子％）のの関数としてプロットされる。図６に示されるように、約３７原子％～約４３原子％の範囲のケイ素含有量を有する層は、最大硬度（すなわち、約２７ＧＰａ）を示した。

【0115】

図７は、層中のアニオンの酸素、炭素およびフッ素分率（すなわち、原子％での酸素、窒素、フッ素および炭素含有量の合計）の関数としての、実施例１Ｂ～１Ｅの層の測定された硬度を示すグラフである。図７に示されるように、窒素の量が減少すると、層の硬度は減少する。約０．２未満のアニオンの酸素、炭素および／またはフッ素分率を有する層は、約１５ＧＰａ以上の硬度を示した。

【0116】

実施例１Ａ～１Ｆの層の測定された硬度は、図８において、水素の量（原子％）のの関数としてプロットされる。約１８原子％の水素含有量を有する層は最高硬度を示すが、約１５原子％～約２８原子％の範囲の水素含有量を有する層は、約１７ＧＰａ以上の硬度を示した。

【0117】

実施例１Ａ～１Ｆの層の光学バンドギャップおよび屈折率値を測定した。図９は、光学バンドギャップの関数としての層の測定された硬度を示す。一般に、約３．５ｅＶ以上（約３５４ｎｍの波長である３．５ｅＶ）の光学バンドギャップを示すコーティング材料は、光学波長域の少なくとも一部分（例えば、約３８０ｎｍ～約７００ｎｍ、または３．２６～１．７７ｅＶ）において最小の光吸収も示すであろう。したがって、これらのコーティング材料は、有意な吸収が生じずに、全可視スペクトルを伝導して、そして無色であるように見える。図９は、１５ＧＰａを超える硬度を有する層が３．５～５ｅＶの光学バンドギャップを有することを示す。図１０および図１０Ａは、それぞれ、実施例１Ａ～１Ｆの６３２ｎｍの波長において測定された屈折率に対する測定された硬度をプロットする。測定された硬度は、約１．９０～約１．９５の屈折率の範囲で最大値に達した。約１５ＧＰａより高い硬度を示す層は、約１．８～２．１の範囲で屈折率値も示した。図１１は、光学バンドギャップの関数としての６３２ｎｍにおける屈折率を示す。ＳｉＮ_ｘ、ＳｉＯ_ｘＮ_ｙおよびＳｉＮ_ｘＦ_ｙ層が直線状に存在することが観察された。炭素含有層は、所与のバンドギャップ範囲に関してより低い屈折率を示すか、または所与の屈折率に関してより低いバンドギャップを示した。これは硬度の結果と矛盾しておらず、炭素を有する層がより低い密度を示したことを示すように思われる。理論によって拘束されないが、光学バンドギャップの急激な低下は、材料中のＳｉ－Ｎ結合の数を超えるＳｉ－ＳｉまたはＣ－Ｃ結合の増加を示すと思われる。したがって、そのような材料において、硬度の低下および光学バンドギャップの低下が観察された。

【0118】

実施例２
実施例２Ａ～２Ｄにおいて、約２０００ｎｍの厚さおよび次のコーティング材料組成（Ａ～Ｄ）：ＳｉＮ_ｘ、ＳｉＮ_ｘＦ_ｙおよびＳｉＯ_ｘＮ_ｙ、ＳｉＣ_ｘＮ_ｙを有する単層が、上記の通りに形成された。これらの単層は、Ｐｌａｓｍａ－Ｔｈｅｒｍ Ｖｅｒｓａｌｉｎｅ ＨＤＰツールを使用して、個々の基板上にそれぞれ形成された。プロセス条件には、表２に示されるように、約１５０℃の基板温度および１２．５ｍｔｏｒｒの圧力におけるシラン、窒素、水素、メタン、酸素および四フッ化ケイ素の析出ガス（適切であれば、ｓｃｃｍの単位で、そして表２に示されるように）の使用が含まれた。表２に示されるように、アルゴンを５０ｓｃｃｍの速度で流し、そしてＲＦ電力を６００Ｗまたは１５００Ｗでコイルに供給した。析出時間は表２中、秒で報告される。

【0119】

【表2】

【0120】

実施例２Ａ～２Ｄの層が基板上に形成した後、それぞれの層の組成を測定するために、ＮＲＡおよびＸＰＳを使用した。次いで、Ｂｅｒｋｏｖｉｃｈ Ｉｎｄｅｎｔｅｒ Ｈａｒｄｎｅｓｓ Ｔｅｓｔを使用して、それぞれの層の硬度を測定した。図１２は、窒素（原子％）対ケイ素（原子％）の組成比に対する実施例２Ａ～２Ｄの測定された硬度値をプロットするグラフである。図１２に示されるように、約０．８以上（または約０．８５以上）の組成比Ｎ：Ｓｉ（原子％）を示す層は、約１５ＧＰａ以上または約１７ＧＰａ以上の硬度を示した。実施例１Ａ～１Ｆによって、これらの組成比値を、同様の厚さを有するが、スパッタリングまたはＰＶＤプロセスによって形成された既知のＳｉＮ_ｘ層と対比することができる。ＰＶＤによって形成されたＳｉＮ_ｘ層は、窒素（原子％）対ケイ素（原子％）の組成比が約０．７５である時に最大硬度を示す。

【0121】

図１３は、層中のフッ素、酸素および炭素の量（原子％）に対する実施例２Ｂ～２Ｄの測定された硬度値を示すグラフである。フッ素、酸素および炭素のいずれか１種以上を約７原子％未満有する層は、約１７ＧＰａ以上の硬度を示した。理論によって拘束されないが、少量の炭素の介在によって、同様の少量のフッ素または酸素付加物よりも、より高い程度まで硬度を増加させることが可能であるように見える。したがって、いくつかの実施形態において、コーティング材料は約４原子％までの炭素を含み得る。

【0122】

図１４は、実施例２Ａ～２Ｄの層の約６３２ｎｍの波長において測定された屈折率に対する測定された硬度を示すグラフである。１７ＧＰａより高い硬度を有する層は、約１．８５～約２．０５の範囲の屈折率値も示した。

【0123】

実施例３
実施例３Ａ～３Ｈにおいて、約２０００ｎｍの厚さおよびＳｉＮ_ｘの組成を有する単層は、基板バイアスおよび／または水素の添加を伴って、Ｐｌａｓｍａ－Ｔｈｅｒｍ Ｖｅｒｓａｌｉｎｅ ＨＤＰツールを使用して、個々の基板上にそれぞれ形成された。プロセス条件には、表３に示されるように、約１５０℃の基板温度および１２．５ｍｔｏｒｒの圧力におけるシラン、窒素および水素（適切であれば、ｓｃｃｍの単位で、そして表３に示されるように）の析出ガスの使用が含まれた。アルゴンを５０ｓｃｃｍの速度で流し、そしてＲＦ電力を１５００Ｗでコイルに供給した。析出時間は表３中、秒で報告される。

【0124】

【表3】

【0125】

表４は、これらの層の測定された応力、厚さ、光学バンドギャップ、約６３２ｎｍの波長における屈折率ｎおよびｋ値、ヤング率（Ｅ）および硬度（Ｈ）値を示す。基板バイアスおよび水素添加の両方の主要な影響は、応力をよりいっそう圧縮にすることによる層における応力の減少であった。応力の負の値は圧縮応力を示し、そして応力の正の値は引張応力を示すことは指摘される。層での過度の応力は、その下に存在する基板の不適切な湾曲を引き起こす可能性がある。このような望ましくない湾曲は、第１の層の応力を打ち消すことができる基板の反対側の第２の層（または「応力補償層」）を配置することによって緩和され得る。応力補償層を用いずに十分に平らなコーティングされた基板を製造するためには、｜３００ＧＰａ｜（絶対値）未満の応力が必要とされる。硬度、指数およびバンドギャップなどの他の特性に及ぼすバイアスおよび水素添加の影響は、それほど大きくはなかった。約１ＧＰａの硬度増加は、屈折率のいくらかの減少および光学バンドギャップの増加によって可能である。

【0126】

【表4】

【0127】

実施例４
実施例４Ａ～４Ｈにおいて、約２０００ｎｍの厚さおよびＳｉＮ_ｘの組成を有し、（上記実施例で例示される）ピーク付近の硬度を有する単層は、より高い基板温度およびより低いイオン化が層特性に及ぼす影響を例示するために、約４００℃の基板温度において、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．によって供給されるＰ５０００パラレルプレートＣＶＤを使用して、個々の基板上にそれぞれ形成された。使用された析出プロセス条件を表５に示す。表５に示されるように、析出ガスシラン、アンモニア、水素および窒素は、ｓｃｃｍの流速で利用された。表５に示されるように、圧力は、２～約６ｔｏｒｒまで変動した。析出時間（秒）、供給されたＲＦ電力（ワット）およびプレート間の電極ギャップ（ミル）も表５に示す。

【0128】

【表5】

【0129】

表６は、実施例４Ａ～４Ｈおよび実施例２に記載の実施例２Ａ－１～２Ａ－９の層の測定された厚さ、光学バンドギャップ、約６３２ｎｍの波長における屈折率ｎおよびｋ値、ヤング率（Ｅ）および硬度（Ｈ）値を示す。高い基板温度においてパラレルプレートＰＥＣＶＤを使用して形成された層（実施例４Ａ～４Ｈ）は、より低い基板温度（１５０℃、実施例２Ａ－１～２Ａ－９）においてＩＣＰ ＣＶＤを使用して形成された層と同様の範囲の硬度／モジュラスおよび屈折率を示すが、実施例４Ａ～４Ｈの層は、実施例２Ａ－１～２Ａ－９の層よりもわずかに大きいバンドギャップを示した。

【0130】

【表6】

【0131】

実施例４Ｅは、約２２．６原子％の水素含有量を有した。基板上に配置された実施例４Ｅの層の硬度は、Ｂｅｒｋｏｖｉｃｈ Ｉｎｄｅｎｔｅｒ Ｔｅｓｔによって測定され、かつ約１８．３ＧＰａであった。実施例４Ｅの層は、約４５３ｎｍの厚さを有した。比較例４Ｉは、実施例４Ｅと同一の基板上に配置された３層の副層構造を含んだ。比較例４Ｉの３層の副層構造は、基板上に配置された１１３ナノメートル厚のＡｌ_２Ｏ_３副層、Ａｌ_２Ｏ_３層上に配置された２マイクロメートル厚の酸窒化アルミニウム副層および酸窒化アルミニウム層上に配置された３２マイクロメートル厚のＳｉＯ_２副層を含んだ。比較例４Ｉの全ての副層はスパッタリング法を使用して形成された。実施例４Ｅおよび比較例４Ｉのそれぞれの表面は、２００グラムの負荷、５００グラムの負荷、１０００グラムの負荷および２０００グラムの負荷で、Ｖｉｃｋｅｒｓインデンテーション破砕閾値を決定するために、Ｖｉｃｋｅｒｓインデンターによってインデンテーションされた。実施例４Ｅおよび比較例４Ｉのそれぞれ５個の試料が、それぞれの負荷において試験された（すなわち、それぞれ合計２０個の試料が試験された）。亀裂を示した実施例４Ｅの試料の数を表７に示す。半分より多くの試料が亀裂を示す時に、Ｖｉｃｋｅｒｓインデンテーション破砕閾値に達する。表７に示されるように、実施例４Ｅは、２０００グラムの負荷において閾値に達しなかった。実施例４Ｉの試料の半分より多くは、１００グラムの負荷において亀裂を示した。

【0132】

【表7】

【0133】

２００グラム負荷インデンテーション後の実施例４Ｅおよび比較例４Ｉの（２００倍の倍率における）光学顕微鏡写真を図１５に示す。１０００グラム負荷インデンテーション後の実施例４Ｅおよび比較例４Ｉの（２００倍の倍率における）光学顕微鏡写真を図１６に示す。図１５および１６において、それぞれの顕微鏡写真で示されるスケールは、２００マイクロメータの長さである。

【0134】

図１５および１６に示されるように、比較例４Ｉはインデンテーションの角において亀裂を示したが、実施例４Ｅは、比較的そのような亀裂を含まず、実施例４Ｅは、比較例４Ｉよりも高い負荷による破壊耐性を示したことを示した。加えて、比較例４Ｉは、実施例４Ｅより低い負荷において、そのような亀裂を示した。

【0135】

実施例５
モデル実施例５は、Ｂｅｒｋｏｖｉｃｈ Ｉｎｄｅｎｔｅｒ Ｔｅｓｔによって測定された約１９ＧＰａ以上の最大硬度、約４．５ｅＶより高い光学バンドギャップ、約３^－４未満の約４００ｎｍの波長における吸収（ｋ）を示すＳｉＯｘＮｙＣｚ組成を有する層を含む。この層は、約３０原子％より高い窒素含有量、約４０原子％より高いケイ素およびアルミニウムの合計量、約１原子％～約２５原子％の範囲の水素含有量、約０原子％～約７．５原子％の範囲の酸素含有量、ならびに約０原子％～約１０原子％の範囲の炭素含有量を含む。モデル実施例５の層は、任意選択的に、フッ素および／またはホウ素を含んでもよい。

【0136】

実施例６
実施例６Ａ～６Ｆにおいて、約２０，０００オングストローム（２０００ｎｍ）～約３０，０００オングストローム（３０００ｎｍ）の範囲の厚さおよびＳｉＯ_ｘＮ_ｙＣ_ｚの組成を有する単層は、約４００℃の基板温度において、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．によって供給されるＰ５０００パラレルプレートＣＶＤを使用して、個々の基板上にそれぞれ形成された。使用された析出プロセス条件を表８に示す。表８に示されるように、析出ガスシランおよび窒素は、示されるシランの流速（ｓｃｃｍ）で利用された。窒素の流速は２０００ｓｃｃｍで一定に保持された。圧力は約４．５ｔｏｒｒで一定であり、かつＲＦ電力も約６２５ワットで一定で保持された。析出時間（秒）、供給されたＲＦ電力（ワット）およびプレート間の電極ギャップ（ミル）も表８に示す。表８は、バンドギャップ（ｅＶ）、６３２ｎｍの波長における屈折率（ＲＩ）、６３２ｎｍの波長における吸収係数（ｋ）、ヤング率Ｅ（ＧＰａ）および硬度Ｈ（ＧＰａ）も示す。

【0137】

【表8】

【0138】

実施例６Ａ～６Ｆの硬度値は、図１７において、屈折率に対してプロットされた。図１７中、（Ｐｌａｓｍａ－Ｔｈｅｒｍ Ｖｅｒｓａｌｉｎｅ ＨＤＰツールおよび約１５０℃の基板温度を使用して形成された）実施例２Ａ－１～２Ａ－９の硬度値および屈折率値も、基板温度の影響を比較するためにプロットされた。表８に示されるように、実施例６Ｃおよび６Ｄは、最大バンドギャップ値（すなわち、それぞれ５．４９ｅＶおよび５．２４ｅＶ）も示しながら、最大硬度値（すなわち、それぞれ２１ＧＰａおよび１８ＧＰａ）を示した。理論によって拘束されないが、より高い硬度がＳｉ－Ｎ結合を最大化するため、最高硬度は最大透過性において存在すると思われる。

【0139】

実施例７
実施例７は、主要表面と、主要表面上に配置されたコーティング構造とを有する基板を有する物品を含んだ。実施例７で利用された基板は、５８モル％のＳｉＯ_２、１６．５モル％のＡｌ_２Ｏ_３、１６．７モル％のＮａ_２Ｏ、３モル％のＭｇＯ、６．５モル％のＰ_２Ｏ_５および０．０５モル％のＳｎＯ_２の名目上組成を有するガラス基板を含んだ。基板は１ｍｍの厚さを有し、そして表９に示されるコーティング構造を有する、コーティングされた基板を含んだ。

【0140】

【表9】

【0141】

Ｂｅｒｋｏｖｉｃｈ Ｉｎｄｅｎｔｅｒ Ｈａｒｄｎｅｓｓ Ｔｅｓｔを使用して、実施例７の物品の硬度およびモジュラスを評価した。この物品は、１９．２ＧＰａの硬度および１９６ＧＰａのモジュラスを示した。この物品のコーティングされた表面の粗さも測定されて、そして３．０９ｎｍのＲｑおよび２．４７ｎｍのＲａを示した。図１８に示すように、裸ガラス基板およびコーティングされた物品の光学特性を測定した。図１８に示されるように、物品の透過率および反射率は、それぞれ、裸ガラス基板の透過率および反射率に近いが、物品は高い硬度を示す。Ｄ６５光源を使用する、コーティングされた表面における種々の視野角において測定された物品の単一表面反射色値を表１０に示す。

【0142】

【表10】

【0143】

実施例８
実施例８は、主要表面と、主要表面上に配置されたコーティング構造とを有する、実施例７と同一の基板を有する物品を含んだ。基板は、表１１に示されるコーティング構造を有する、コーティングされた基板を含んだ。

【0144】

【表11】

【0145】

Ｂｅｒｋｏｖｉｃｈ Ｉｎｄｅｎｔｅｒ Ｈａｒｄｎｅｓｓ Ｔｅｓｔを使用して、実施例８の物品の硬度およびモジュラスを評価した。この物品は、１１．４ＧＰａの硬度および９９ＧＰａのモジュラスを示した。この物品のコーティングされた表面の粗さを測定し、そして１．６５ｎｍのＲｑおよび１．３１ｎｍのＲａを示した。図１９に示すように、裸ガラス基板およびコーティングされた物品の光学特性を測定した。図１９に示されるように、物品の透過率および反射率は、それぞれ、裸ガラス基板の透過率および反射率よりもさらに改善された。Ｄ６５光源を使用する、コーティングされた表面における種々の視野角において測定された物品の単一表面反射色値を表１２に示す。

【0146】

【表12】

【0147】

実施例９
実施例９は、主要表面と、主要表面上に配置されたコーティング構造とを有する、実施例７と同一の基板を有する物品を含んだ。基板は、表１３に示されるコーティング構造を有する、コーティングされた基板を含んだ。

【0148】

【表13】

【0149】

Ｂｅｒｋｏｖｉｃｈ Ｉｎｄｅｎｔｅｒ Ｈａｒｄｎｅｓｓ Ｔｅｓｔを使用して、実施例９の物品の硬度およびモジュラスを評価した。この物品は、１５．８ＧＰａの硬度および１４０ＧＰａのモジュラスを示した。この物品のコーティングされた表面の粗さも測定し、そして３．３１ｎｍのＲｑおよび２．６６ｎｍのＲａを示した。裸ガラス基板およびコーティングされた物品の光学特性は、図２０に示す通りであった。図２０に示されるように、物品の透過率および反射率は、それぞれ、裸ガラス基板の透過率および反射率よりもさらに改善された。Ｄ６５光源を使用する、コーティングされた表面における種々の視野角において測定された物品の単一表面反射色値を表１４に示す。

【0150】

【表14】

【0151】

実施例１０
実施例１０は、主要表面と、主要表面上に配置されたコーティング構造とを有する、実施例７と同一の基板を有する物品を含んだ。基板は、表１５に示されるコーティング構造を有する、コーティングされた基板を含んだ。

【0152】

【表15】

【0153】

Ｂｅｒｋｏｖｉｃｈ Ｉｎｄｅｎｔｅｒ Ｈａｒｄｎｅｓｓ Ｔｅｓｔを使用して、実施例１０の物品の硬度およびモジュラスを評価した。この物品は、１６．６ＧＰａの硬度および１５１ＧＰａのモジュラスを示した。この物品のコーティングされた表面の粗さを測定し、そして３．６５ｎｍのＲｑおよび２．９１ｎｍのＲａを示した。図２１に示すように、裸ガラス基板およびコーティングされた物品の光学特性を測定した。図２１に示されるように、物品の透過率および反射率は、それぞれ、裸ガラス基板の透過率および反射率に匹敵するか、またはそれよりもさらに改善された。Ｄ６５光源を使用する、コーティングされた表面における種々の視野角において測定された物品の単一表面反射色値を表１６に示す。

【0154】

【表16】

【0155】

実施例１０のコーティング構造の微細組織は、ＴＥＭを使用して評価した。図２２Ａ～２２Ｅに示されるように、層は完全に密集しておらず、そしていくらかの細孔が見られた。

【0156】

図２３～２５に示されるように、ＥＤＳを使用して、厚さの関数としてのコーティング構造の組成を評価した。図２３は、コーティング構造の全厚さを示し、図２４は、（ガラスからの）コーティング構造の最初の６００ｎｍの拡大図を示し、そして図２５は（ガラスからの）コーティング構造の最初の４００ナノメートルの拡大図を示す。図２４および図２５においてより明白に示されるように、Ｓｉの量は、０ｎｍから６００ｎｍの厚さに沿って比較的一定である。窒素および酸素の量は、異なる層で交互に並ぶ。例えば、最初の１００ｎｍは、ほとんど窒素を含まず、約７０～８０原子％の酸素を有する。１００ｎｍ～約２５０ｎｍの深さに沿って、窒素の量は約５０～７０原子％であるが、酸素の量は、同一深さに沿って、１０原子％未満である。層の組成が変化すると、この様式で窒素および酸素の濃度が交互に並ぶ。

【0157】

本発明の精神または範囲から逸脱することなく、種々の修正および変更を行うことができることは当業者に明白であろう。

【0158】

以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。

【0159】

実施形態１
ケイ素、アルミニウムまたはそれらの組合せと、
水素と、
酸素、窒素、炭素、ホウ素およびフッ素のいずれか１種以上と
を含んでなるコーティング材料において、
約５０ｎｍ以上のインデント深さに沿って、Ｂｅｒｋｏｖｉｃｈ Ｉｎｄｅｎｔｅｒ Ｔｅｓｔによって測定した場合、約１７ＧＰａ以上の最大硬度を示し、かつ
約３．５ｅＶ以上の光学バンドギャップを示すことを特徴とする、コーティング材料。

【0160】

実施形態２
前記ケイ素、アルミニウムまたはそれらの組合せが約３５原子％以上の量で存在し、かつ
前記水素が、約１原子％～約３０原子％の範囲の量で存在することを特徴とする、実施形態１に記載のコーティング材料。

【0161】

実施形態３
前記ケイ素が、約３７原子％～約５０原子％の範囲の量で存在することを特徴とする、実施形態２に記載のコーティング材料。

【0162】

実施形態４
約３０原子％以上の量で窒素をさらに含んでなることを特徴とする、実施形態１～３のいずれか一項に記載のコーティング材料。

【0163】

実施形態５
窒素をさらに含んでなり、水素が約１５原子％～約２８原子％の範囲の量で存在することを特徴とする、実施形態１～４のいずれか一項に記載のコーティング材料。

【0164】

実施形態６
約６３２ｎｍの波長において約１．８～約２．１の範囲の屈折率をさらに示すことを特徴とする、実施形態１～５のいずれか一項に記載のコーティング材料。

【0165】

実施形態７
約０．８以上の窒素の量（原子％）対ケイ素の量（原子％）の組成比を含んでなることを特徴とする、実施形態３に記載のコーティング材料。

【0166】

実施形態８
約０．２未満の炭素（原子％）、酸素（原子％）およびフッ素（原子％）の合計量対アニオンの量（原子％）の組成比をさらに含んでなることを特徴とする、実施形態１～７のいずれか一項に記載のコーティング材料。

【0167】

実施形態９
約７．５原子％までのゼロではない量の酸素をさらに含んでなることを特徴とする、実施形態１～８のいずれか一項に記載のコーティング材料。

【0168】

実施形態１０
約１０原子％までのゼロではない量の炭素をさらに含んでなることを特徴とする、実施形態１～９のいずれか一項に記載のコーティング材料。

【0169】

実施形態１１
約５原子％までのゼロではない量のフッ素をさらに含んでなることを特徴とする、実施形態１～１０のいずれか一項に記載のコーティング材料。

【0170】

実施形態１２
約１９ＧＰａ以上の硬度をさらに示すことを特徴とする、実施形態１～１１のいずれか一項に記載のコーティング材料。

【0171】

実施形態１３
約６３２ｎｍの波長において約０．２以下の吸光係数をさらに示すことを特徴とする、実施形態１～１２のいずれか一項に記載のコーティング材料。

【0172】

実施形態１４
約３５原子％以上の量のケイ素、アルミニウムまたはそれらの組合せと、
約１～約３０原子％の範囲の量の水素と、
約３０原子％以上の量の窒素と、
約０～約７．５原子％の範囲の量の酸素と、
約０～約１０原子％の範囲の量の炭素と、
約０～約５原子％の範囲の量のフッ素と
を含んでなり、窒素（原子％）対ケイ素（原子％）の比率が約０．８以上であることを特徴とする、コーティング材料。

【0173】

実施形態１５
約０．１～約７．５原子％の範囲の量の酸素と、
約０．１～約１０原子％の範囲の量の炭素と、
約０．１～約５原子％の範囲の量のフッ素と
のいずれか１種以上をさらに含んでなることを特徴とする、実施形態１４に記載のコーティング材料。

【0174】

実施形態１６
ホウ素をさらに含んでなることを特徴とする、実施形態１４または実施形態１５に記載のコーティング材料。

【0175】

実施形態１７
前記ケイ素、アルミニウムまたはそれらの組合せが、約３７原子％～約５０原子％の範囲の量で存在することを特徴とする、実施形態１４～１６のいずれか一項に記載のコーティング材料。

【0176】

実施形態１８
水素が、約１５原子％～約２８原子％の範囲の量で存在することを特徴とする、実施形態１４～１７のいずれか一項に記載のコーティング材料。

【0177】

実施形態１９
窒素が、約３０原子％～約４５原子％の範囲の量で存在することを特徴とする、実施形態１４～１８のいずれか一項に記載のコーティング材料。

【0178】

実施形態２０
約３．５ｅＶ～約５．５ｅＶの範囲の光学バンドギャップをさらに含んでなることを特徴とする、実施形態１４～１９のいずれか一項に記載のコーティング材料。

【0179】

実施形態２１
約１５０ＧＰａ以上のヤング率および約－４００ＭＰａ以上の圧縮応力をさらに含んでなることを特徴とする、実施形態１４～２０のいずれか一項に記載のコーティング材料。

【0180】

実施形態２２
約５０ｎｍ以上のインデント深さに沿って、Ｂｅｒｋｏｖｉｃｈ Ｉｎｄｅｎｔｅｒ Ｔｅｓｔによって測定した場合、約１７ＧＰａ以上の最大硬度をさらに示すことを特徴とする、実施形態１４～２１のいずれか一項に記載のコーティング材料。

【0181】

実施形態２３
約５０ｎｍ以上のインデント深さに沿って、Ｂｅｒｋｏｖｉｃｈ Ｉｎｄｅｎｔｅｒ Ｔｅｓｔによって測定した場合、約１９ＧＰａ以上の最大硬度をさらに示すことを特徴とする、実施形態１４～２２のいずれか一項に記載のコーティング材料。

【0182】

実施形態２４
主要表面を有する基板と、
前記主要表面上に配置されて、コーティングされた表面を形成するコーティング構造と
を含んでなる物品において、前記コーティング構造が、ケイ素、アルミニウム、水素、酸素、窒素、ホウ素、フッ素および炭素を含んでなり、
前記物品または前記コーティング構造が、約３．５ｅＶ以上の光学バンドギャップを示し、かつ
前記物品が、約５０ｎｍ以上のインデント深さに沿って、Ｂｅｒｋｏｖｉｃｈ Ｉｎｄｅｎｔｅｒ Ｔｅｓｔによって前記コーティングされた表面上で測定した場合、約１７ＧＰａ以上の最大硬度を示し、かつ
前記物品が、約４００ｎｍ～約８００ｎｍの範囲の光学波長域において約８５％以上の平均透過率を示すことを特徴とする、物品。

【0183】

実施形態２５
前記光学波長域において約９２％以上の透過率を示すことを特徴とする、実施形態２４に記載の物品。

【0184】

実施形態２６
前記コーティング構造が約１０００ｎｍ以上の厚さを含んでなることを特徴とする、実施形態２４または実施形態２５に記載の物品。

【0185】

実施形態２７
前記厚さが約２０００ｎｍ以上であることを特徴とする、実施形態２６に記載の物品。

【0186】

実施形態２８
前記コーティング構造が、プラズマ強化化学蒸着コーティング構造を含んでなることを特徴とする、実施形態２５～２７のいずれか一項に記載の物品。

【0187】

実施形態２９
前記インデント深さに沿って、約１７ＧＰａ～約３５ＧＰａの範囲の最大硬度を示すことを特徴とする、実施形態２５～２８のいずれか一項に記載の物品。

【0188】

実施形態３０
前記コーティングされた表面において測定した場合、参照点から約２未満の参照点色シフトを示す、国際照明委員会の光源下で直角入射での（Ｌ^＊、ａ^＊、ｂ^＊）測色系における物品透過率色座標、ならびに
前記表面において測定した場合、参照点から約５未満の参照点色シフトを示す、国際照明委員会の光源下で直角入射での（Ｌ^＊、ａ^＊、ｂ^＊）測色系における物品反射率色座標
の１つ以上を示し、
前記参照点が色座標（ａ^＊＝０、ｂ^＊＝０）、色座標（ａ^＊＝－２、ｂ^＊＝－２）および前記基板の反射率色座標の少なくとも１つを含んでなり、
前記参照点が色座標（ａ^＊＝０、ｂ^＊＝０）である場合、前記参照点色シフトは、√（（ａ^＊ _物品）^２＋（ｂ^＊ _物品）^２）によって定義され、
前記参照点が色座標（ａ^＊＝－２、ｂ^＊＝－２）である場合、前記参照点色シフトは、√（（ａ^＊ _物品＋２）^２＋（ｂ^＊ _物品＋２）^２）によって定義され、かつ
前記参照点が前記基板の色座標である場合、前記参照点色シフトは、√（（ａ^＊ _物品－ａ^＊ _基板）^２＋（ｂ^＊ _物品－ｂ^＊ _基板）^２）によって定義されることを特徴とする、実施形態２５～２９のいずれか一項に記載の物品。

【0189】

実施形態３１
Ａシリーズ光源、Ｂシリーズ光源、Ｃシリーズ光源、Ｄシリーズ光源およびＦシリーズ光源からなる群から選択される国際照明委員会の光源下、参照入射照明角度を参照して、２０度以上の入射照明角度において約５以下の角度色シフトを示し、角度色シフトが、次の等式：√（（ａ^＊ _２－ａ^＊ _１）^２＋（ｂ^＊ _２－ｂ^＊ _１）^２）（式中、ａ^＊ _１およびｂ^＊ _１は、参照入射照明角度において見た場合の物品の座標を表し、ａ^＊ _２およびｂ^＊ _２は、入射照明角度において見た場合の物品の座標を表す）を使用して計算され、かつ前記参照入射照明角度が６度であることを特徴とする、実施形態２５～３０のいずれか一項に記載の物品。

【0190】

実施形態３２
チェンバーに供給源ガスを導入するステップと、
基板上で化学蒸着によって材料を形成するステップと
を含んでなる、材料の形成方法において、
前記材料が、約３．５ｅＶ以上の光学バンドギャップ、厚さ、および約５０ｎｍ以上のインデント深さに沿って、Ｂｅｒｋｏｖｉｃｈ Ｉｎｄｅｎｔｅｒ Ｔｅｓｔによって測定した場合、約１７ＧＰａ以上の最大硬度を示すことを特徴とする、方法。

【0191】

実施形態３３
前記供給源ガスが、ケイ素供給源ガス、アルミニウム供給源ガスおよび窒素供給源ガスのいずれか１種以上を含んでなることを特徴とする、実施形態３２に記載の方法。

【0192】

実施形態３４
前記ケイ素供給源ガスがシランを含んでなることを特徴とする、実施形態３３に記載の方法。

【0193】

実施形態３５
前記窒素供給源ガスが、窒素、酸化窒素およびアンモニアのいずれか１種以上を含んでなることを特徴とする、実施形態３３に記載の方法。

【0194】

実施形態３６
水素供給源ガス、酸素供給源ガス、炭素供給源ガス、ホウ素供給源ガスおよびフッ素供給源ガスのいずれか１種以上を前記チャンバーに導入するステップを含んでなることを特徴とする、実施形態３２～３５のいずれか一項に記載の方法。

【0195】

実施形態３７
前記水素供給源ガスが、シランおよび水素を含んでなることを特徴とする、実施形態３６に記載の方法。

【0196】

実施形態３８
前記炭素供給源ガスが、一酸化炭素、二酸化炭素、アセチレン、ブタンおよびメタンのいずれか１種以上を含んでなることを特徴とする、実施形態３６に記載の方法。

【0197】

実施形態３９
前記フッ素供給源ガスが、四フッ化ケイ素およびフルオロカーボンのいずれか１種以上を含んでなることを特徴とする、実施形態３６に記載の方法。

【0198】

実施形態４０
前記材料が約４００℃以下の温度において形成されることを特徴とする、実施形態３２～３９のいずれか一項に記載の方法。

【0199】

実施形態４１
前記材料が形成される時、前記材料および前記チャンバーの部分のいずれか一つ以上を選択的にエッチングするステップをさらに含んでなることを特徴とする、実施形態３２～４０のいずれか一項に記載の方法。

【0200】

実施形態４２
前記チャンバーにホウ素供給源を導入するステップをさらに含んでなることを特徴とする、実施形態３２～４１のいずれか一項に記載の方法。

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図10A】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22A】

【図22B】

【図22C】

【図22D】

【図22E】

【図23】

【図24】

【図25】