Improved Microstructural Control of Ag Films for High Temperature and Environmental Stability of Low-Emissivity Coatings

Alors que le climat se réchauffe dû à l’augmentation continue des gaz à effet de serre, il devient de plus en plus important de réduire notre consommation d’énergie et d’efficacement contrôler la température des immeubles. Les revêtements de fenêtres à basse émissivité (low-E), font exactement cela. Cette technologie passive permet de réduire le transfert de chaleur radiatif à travers les fenêtres, l’un des principaux points faibles de l’isolation thermique des immeubles modernes, permettant ainsi de garder les immeubles frais en climats chauds (et vice-versa), améliorant le confort des occupants et réduisant l’énergie requise pour climatiser les immeubles. Pour ce faire, ces revêtements doivent intégrer des couches hautement conductives, et donc hautement réflectives dans l’infrarouge, tout en conservant la transparence et l’esthétique des fenêtres. L’argent (Ag), déposé par pulvérisation magnétron, est le choix par excellence pour ce rôle, ayant la plus haute conductivité des métaux élémentaires ainsi que d’excellentes propriétés optiques, avec peu d’absorption dans le spectre visible. Cela étant dit, la fabrication de couches d’Ag suffisamment minces pour des applications optiques n’est pas triviale. L’Ag suit le mode de croissance Volmer-Weber lorsque déposé sur la plupart des matériaux diélectriques : à basse épaisseur des nanoparticules isolées se forment au lieu d’une couche continue et conductrice. Il y a plusieurs façons de mitiger ce comportement (par le contrôle de la cinétique de dépôt, en réduisant l’écart entre les énergies de surface et l’Ag et du substrat, avec l’ajout de dopants), cependant celles-ci mènent à la formation de cristallites, ou grains, plus petits au sein de la couche. De plus, l’Ag devient instable dans plusieurs types d’environnements, ce qui peut mettre en risque la fonctionnalité du revêtement. En plus d’être susceptible à la présence de plusieurs contaminants, la structure même de l’Ag peut changer de manière importante lorsque exposé à de hautes températures, et ce, même dans l’absence de contaminants. Ces changements peuvent être dramatiques, notamment menant à la séparation en ilots d’une couche continue, réduisant la proportion couverte du substrat; ce processus est le démouillage à l’état solide. Des couches comportant des petits grains d’Ag seront également prônes à croitre à haute températures, menant à des changements de leurs propriétés optiques et électriques.