[实用新型]一种固态离子传导层及含该固态离子传导层的固态电致变色器件

说明书

本实用新型提供一种固态离子传导层及含该固态离子传导层的固态电致变色器件，所述固态离子传导层为锂铝氧化物薄膜和氧化钽薄膜交替层叠而成的多层膜。其中，具有多层膜结构的固态离子传导层，其可见光透过率高于同等膜厚的锂铝氧化物单层膜或氧化钽单层膜；同时，结构充分利用氧化钽优异的离子传导性和稳定性；同时，结构提供了足够的锂离子，满足器件的变色需求；最后，多层膜均可使用金属靶材实现高效率制备。

技术领域

本实用新型涉及材料技术领域，特别涉及一种具有特殊多层膜结构的固态离子传导层及含有该固态离子传导层的固态电致变色器件，可用于电致变色玻璃、显示器等技术领域。

背景技术

电致变色器件可在外界电场作用下可逆改变其透反射率等光学性能，可广泛应用于建筑玻璃以及汽车，列车，船舶，飞机等交通工具的窗口，达到舒适节能目的。同时，也可以用于各种显示器等半导体产品行业。在各种形式的电致变色器件中，结构中各膜层均为固态无机材料的全固态电致变色器件，由于调节效率高，稳定性好，因而具有最广泛的应用前景。

典型的固态电致变色器件一般由透明基材及在透明基材上依次形成的第一透明导电层，第一电致变色层，离子传导层(或称电解质层)、第二电致变色层，第二透明导电层，和保护层构成。其中，离子传导层担负着电场作用下着色粒子移动的快速通道，其结构与制备工艺是保证器件性能最重要的技术之一。理所当然，全固态电致变色器件中的离子传导层也必须是无机固态物质。

氧化钽(Ta₂O₅)由于具有低泄漏电流，高介电常数，快离子输送，以及较高的热力学和化学稳定性，是迄今电致变色器件中应用最广泛的无机离子传导膜。由于Ta₂O₅薄膜的制备可以使用金属钽靶材通过反应性直流磁控溅射实现，因而具有靶材制备容易，沉积效率高，适合大规模连续镀膜生产的优点。但是，Ta₂O₅离子传导层也存在若干不足，如：1)可见光透过率低；2)需采取锂化等附加工艺额外引入锂离子；3)若采用直接溅射钽酸锂的引入锂离子的工艺，则需采用钽酸锂陶瓷靶材进行射频磁控溅射，靶材复杂，沉积效率低，等等，对电致变色大规模器件制备工艺产生不良影响。

针对现有上述问题，专利文献1(中国专利申请号：201710333624.9)提供了一种采用氧化铝锂陶瓷靶材和钽金属靶材通过共溅射方式获得一种含锂铝双离子的固态电解质(离子传导)层。但显而易见，采用共溅射的方式所形成的是一种混合物，其组成和结构难以控制；其次，共溅射中使用了氧化铝锂陶瓷靶材，因而不得不使用射频电源进行磁控溅射，沉积速率极低；并且，共溅射的方式是无法应用在大规模器件镀膜工艺上。

类似地，专利文献2(中国专利申请号：201710240528.X)提供了一种离子传导层及其制备方法，包括制备无机固态介质层，并且制备单独的锂合金层，经通电使锂掺入无机固态介质层中(通电锂化)以形成含锂的离子传导层。但是，这种方式需要进行后续锂化工程，增加了工艺复杂性，其次，通电锂化并伴随锂合金层的消失，使含锂的离子传导层整体结构缺乏一致性和均匀性；并且，由于这种最终形成的离子传导层只能是一种化合物或混合物的单一膜层，其光学性能，如可见光透过率等，无法达到最佳的性能效果。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种由高低折射率材料交替而成的离子传导多层膜结构，通过结构优化设计可获得最佳光学效果，在成膜过程中直接导入锂离子而无需后续锂化工艺，多层膜形成工艺均使用金属靶材通过直流或中频磁控溅射方式得以实现，沉积速率快效率高，满足大规模快速镀膜需求。

具体而言，本实用新型提供了一种所述固态离子传导层为锂铝氧化物薄膜和氧化钽薄膜交替层叠而成的多层膜。