[发明专利]一种钴酸锂薄膜及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种钴酸锂薄膜，其特征在于，所述钴酸锂薄膜中钴离子的价态包括Co²⁺和Co³⁺，以钴离子摩尔总量计为100%，Co³⁺的摩尔含量小于45%；所述钴酸锂薄膜中钴离子和锂离子的摩尔含量比值为1～3.5；

所述的钴酸锂薄膜的制备方法为：选用钴锂合金靶材或/和钴酸锂陶瓷靶材，采用直流电源磁控溅射在衬底表面沉积钴酸锂薄膜，所述直流电源磁控溅射的参数包括：直流电源功率密度0.3W/cm²～2W/cm²；真空度＜5×10^-4Pa，沉积时间5分钟～100分钟；溅射气氛为氧氩混合，且氧气含量5%～20%；工作总压强0.5 Pa～5Pa；

所述钴酸锂薄膜的可见光透过率≤60%，且自行锂化后的可见光透过率＞75%；

其中，自行锂化的过程为：在钴酸锂薄膜两端施加电压时，钴酸锂薄膜中的锂离子在电流驱动下发生迁移，促使钴二价和钴三价离子发生氧化还原反应进而可完成钴酸锂薄膜颜色透明化。

2.根据权利要求1所述的钴酸锂薄膜，其特征在于，所述钴酸锂薄膜中钴离子和锂离子的摩尔含量比值为1.5～3。

3.根据权利要求1所述的钴酸锂薄膜，其特征在于，所述钴酸锂薄膜还掺杂有Al、Ti、Zr、V，Mo、Ta、Nb、Si中的至少一种，掺杂量不大于50%。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的钴酸锂薄膜，其特征在于，所述钴酸锂薄膜的厚度为20 nm～600nm。

5.根据权利要求4所述的钴酸锂薄膜，其特征在于，所述钴酸锂薄膜的厚度为50nm～200nm。

6.根据权利要求1所述的钴酸锂薄膜，其特征在于，所述钴锂合金靶材或/和钴酸锂陶瓷靶材的纯度高于99.9%，晶粒尺寸＜100微米，电阻率为1Ω·cm～200Ω·cm。

7.根据权利要求6所述的钴酸锂薄膜，其特征在于，所述钴锂合金靶材和钴酸锂陶瓷靶材中锂与钴摩尔含量比值为0.8～3。

8.根据权利要求1所述的钴酸锂薄膜，其特征在于，所述直流电源沉积率为1nm/分钟～10nm/分钟。

9.一种固态电致变色器件，其特征在于，包括依次形成在衬底表面的第一透明导电层、权利要求1-8中任一项所述的钴酸锂薄膜作为离子储存层、电致变色层和第二透明导电层。

10.根据权利要求9所述的固态电致变色器件，其特征在于，所述电致变色层为WO₃。

11.根据权利要求10所述的固态电致变色器件，其特征在于，所述第一透明导电层为ITO导电薄膜或FTO导电薄膜，所述第二透明导电层为ITO导电薄膜或FTO导电薄膜。

12.根据权利要求9所述的固态电致变色器件，其特征在于，所述电致变色层和钴酸锂薄膜之间还包括介质层或离子传导层，或/和所述第二透明导电层上远离电致变色层的表面还包括保护层。

13.根据权利要求12所述的固态电致变色器件，其特征在于，所述离子传导层为钽酸锂，所述介质层为氧化硅层、氧化铝层、氮化硅层、含氢/锂/钠的氧化硅层、含氢/锂/钠的氧化铝层中的至少一种，所述保护层为氮化硅层、氧化铝层、氮氧化硅层中的至少一种。