[发明专利]一种全无机固态电致变色器件及其制备方法

说明书

本发明公开了一种全无机固态电致变色器件，包括两侧设置的透明玻璃基板A和透明玻璃基板B，设置于透明玻璃基板A上靠近于中部的透明导电薄膜层I，设置于透明玻璃基板B上靠近于中部的透明导电薄膜层II，设置于透明导电薄膜层I内侧的电致变色层，设置于透明导电薄膜层II内侧的离子储存层，设置于电致变色层内侧的电子阻挡层I，设置于离子储存层内侧的电子阻挡层II；设置于电子阻挡层I和电子阻挡层II中间的离子传输层；所述电致变色层采用WO₃掺杂TiO₂薄膜，所述离子传输层采用锂磷氧氮(LiPON)薄膜，所述离子储存层采用V₂O₅薄膜本发明解决了电致变色器件循环使用过程中一直存在的变色性能不稳定，循环寿命差的缺陷。

技术领域

本发明涉及电致变色器件领域，具体涉及一种全无机固态电致变色器件及其制备方法。

背景技术

电致变色是指在外界电场的作用下，电致变色薄膜可以实现着色和漂白的效果，其优良的显示效果在电子信息、传感器、智能窗、军事国防等领域被广泛应用。传统的电致变色器件因为各膜层性能存在的缺陷导致器件存在循环寿命短，变色响应速度慢，性能不稳定，制作成本高，工艺复杂等缺陷。国内的电致变色研究主要集中在单层电致变色薄膜材料的性能改进以及小尺寸半固态化器件，少量的全固态器件的制备等方面，并且器件的循环寿命都只能达到几千次左右，远不能达到工业化用途要求的10⁴次以上。因此，如何提高电致变色器件的循环寿命来实现其大规模的工业化应用是目前的主要研究热点和方向。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种全无机固态电致变色器件结构及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种全无机固态电致变色器件，包括两侧设置的透明玻璃基板A和透明玻璃基板B，设置于透明玻璃基板A上靠近于中部的透明导电薄膜层I，设置于透明玻璃基板B上靠近于中部的透明导电薄膜层II，设置于透明导电薄膜层I内侧的电致变色层，设置于透明导电薄膜层II内侧的离子储存层，设置于电致变色层内侧的电子阻挡层I，设置于离子储存层内侧的电子阻挡层II；设置于电子阻挡层I和电子阻挡层II中间的离子传输层；所述电致变色层采用WO₃掺杂TiO₂薄膜，所述离子传输层采用锂磷氧氮(LiPON)薄膜。

进一步地，所述透明导电薄膜层I位于透明玻璃基板A上，同时靠近中部一侧，其材料为掺铝氧化锌AZO，透明导电薄膜层II位于透明玻璃基板B上，同时靠近中部一侧，其材料为掺铝氧化锌AZO。

进一步地，所述透明导电薄膜层I和透明导电薄膜层II的厚度为200nm-300nm。

进一步地，所述WO₃掺杂TiO₂薄膜的厚度为400nm-500nm，WO₃掺杂TiO₂时采用磁控多靶共溅射的方法，溅射靶材采用直径为6cm，厚度为6mm的钨靶和钛靶，在一定的氧氩流量比气氛中进行溅射，靶基距为15-20cm，工作气压为2Pa至3Pa。

进一步地，所述离子储存层采用V₂O₅离子储存层，厚度为300-400nm，它具有阴阳两种的电致变色特性，其晶体结构类似于WO₃的开放式结构具有较强的离子储存能力，同样利用磁控溅射的方法制备。

本发明还提供了上述一种全无机固态电致变色器件的具体的制备方法，包括如下步骤：

在透明玻璃基板A上以ZnO∶Al块体为溅射靶材溅射AZO薄膜，形成透明导电薄膜层I；

以透明导电薄膜层I为基层，以W靶和Ti靶为靶材，采用磁控多靶共溅射工艺制备WO₃掺杂TiO₂薄膜，形成电致变色层；