[发明专利]一种含有钛酸锂薄膜电极的光电器件及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及光电领域，特别涉及一种含有钛酸锂薄膜电极的光电器件。 

背景技术

从20世纪60年代Plant首先提出电致变色概念以来，电致变色现象引起了人们的广泛关注。电致变色器件具有的透光度可以在较大范围内随意调节，还具有存储记忆功能、驱动变色电压低、电源简单、省电、受环境影响小等特性，因此具有十分广阔的应用前景。可以作为大面积显示装置应用于照相机和激光等光通量调节阀、建筑物门窗、收音机、汽车交通工具、图像记录、信息处理、光记忆、光开关、全息照相、装饰材料、隐身材料和安全防护材料等。这些电致变色器件主要构件是一层电致变色材料，已报道的传统变色材料的选择主要有无机材料(WO₃、MoO₃、Nb₂O₅、TiO₂、Ta₂O₅、V₂O₅及其掺杂氧化物)和有机材料(普鲁士蓝类、导电聚合物、金属酞花菁等)。无机电致变色材料一般具有高的着色率和电容量，且变色电效率高，化学稳定性好。这类无机材料的变色一般涉及到离子嵌入材料晶格和从材料晶格中脱出，材料有较大的体积变化，变色响应速度慢，循环可逆性差。虽说大部分有机变色材料具有高的变色响应速度，但是大部分有机变色材料的化学稳定性不好、抗辐射能力差，并且由于多数有机变色材料是通过化学聚合、电化学聚合、旋涂和提拉等方法在较低温度下沉积在基板上，与基板材料附着不牢从而导致循环可逆性差。因此研制与开发新型的电致变色材料，已成为该领域的前沿问题。 

发明内容

本发明的一个目的是为了提供一种含有钛酸锂的薄膜电极，该钛酸锂材料变色的机理为锂嵌入导致的能带改变，锂嵌入后材料的晶胞参数不发生变化，为“零应变”材料，且锂离子可以从三维方向嵌入脱出，具有很高的离子电导和扩散系数，可以克服现有无机变色薄膜变色响应速度慢；有机变色薄 膜化学稳定性差、与基底附着力差的缺点，从而提供一种具有循环可逆性好、长寿命、高变色响应速度的薄膜电极。 

本发明的另一目的是为了提供一种含有钛酸锂的薄膜电极的光电器件在变色器件、光电开关器件、智能隔热器件和可变发射率热控器件中的应用。 

为了实现上述目的，本发明提供了一种含有钛酸锂薄膜电极的光电器件，该器件至少包括钛酸锂薄膜电极，电解质，对电极；其中，钛酸锂薄膜生长在透明导电基底上，厚度为1nm-100μm，钛酸锂薄膜中含有化学组成为Li_4+xA_aTi_5-yO_12-zB_b的物质，其中： 

A为H、Na、K、Mg、Ca、Sr、Ba、B、Al、Ga、In、Si、Ge、Sn、Pb、Sc、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Er、Tm、Yb、Lu、W、Pt、Au或Bi中的至少一种； 

B为N、P、S、Se、F、Cl、Br或I中的至少一种； 

x，a，y，z，b代表摩尔百分比，-4≤x≤4；0≤a≤4；0≤y≤4；0≤z≤3；0≤b≤4。 

上述技术方案中，所述透明导电基底的透明导电层为透明金属薄膜、透明导电氧化物薄膜、透明导电无机非氧化物薄膜、透明导电有机薄膜或透明导电聚合物薄膜的一种或几种。 

上述技术方案中，所述透明金属薄膜含有无定形碳、碳纳米管、石墨烯、单层石墨、Au、Ag、Cr、Ge、Ir、Os、Re、Rh、Ru、Cu、Pt或Al的一种或几种；所述透明导电氧化物薄膜含有掺杂或未掺杂的SnO₂、In₂O₃、ZnO、CdO或Cd₂SnO₄的一种或几种；所述透明导电无机非氧化物薄膜含有掺杂或未掺杂的CdS、Zns、LaB₆、TiN、TiC、ZrN或HiN的一种或几种；所述透明导电有机薄膜含有掺杂或未掺杂的聚乙炔类、聚吡咯类、聚苯胺类、聚噻吩类、聚对苯类、聚对苯撑乙烯类、聚芴类、聚苯硫醚类、聚呋喃类、聚哒嗪类、聚异硫茚、聚并苯的一种或几种。 

上述技术方案中，所述电解质为锂离子导体，电子绝缘体、锂离子固体电解质、液体电解质、聚合物电解质、胶体电解质、离子液体中的至少一种。