本申請要求于2014年5月2日提交的名稱為：FABRICATION OF LOW DEFECTIVITY ELECTROCHROMIC DEVICES的美國臨時專利申請?zhí)?1/988,111的權(quán)益，所述專利申請出于所有目的以引用的方式整體并入本文。

背景技術(shù)：

電致變色是其中材料在被置于不同電子狀態(tài)中時通常通過經(jīng)受電壓變化而展現(xiàn)光學(xué)性質(zhì)的可逆電化學(xué)介導(dǎo)變化的現(xiàn)象。光學(xué)性質(zhì)通常是顏色、透射率、吸光度以及反射率中的一個或多個。一種眾所周知的電致變色材料例如是氧化鎢(WO₃)。氧化鎢是一種陰極電致變色材料，其中透明到藍色的著色轉(zhuǎn)變通過電化學(xué)還原而發(fā)生。

電致變色材料可以結(jié)合到例如窗戶和鏡子當(dāng)中。這類窗戶和鏡子的顏色、透射率、吸收率和/或反射率可以通過誘導(dǎo)電致變色材料的變化來改變。電致變色材料的一種眾所周知的應(yīng)用例如是某些汽車的后視鏡。在這些電致變色后視鏡中，鏡子的反射率在夜晚發(fā)生變化，以使得其他車輛的前燈不會使駕駛員分心。

雖然在二十世紀六十年代就發(fā)現(xiàn)了電致變色，但是遺憾的是，電致變色裝置仍然存在各種問題，并且尚未開始實現(xiàn)它們的全部商業(yè)潛能。

發(fā)明概要

本文的實施方案涉及電致變色材料、電致變色堆疊、電致變色裝置以及用于制造這類材料、堆疊和裝置的方法和設(shè)備。在各種實施方案中，對電極材料包括新型材料組成。例如，對電極材料可以包括陽極變色型電致變色材料和一種或多種添加劑。陽極變色型電致變色材料可以包括選自由以下各項組成的組的金屬：鉻(Cr)、錳(Mn)、鐵(Fe)、鈷(Co)、鎳(Ni)、銠(Rh)、釕(Ru)、釩(V)、銥(Ir)以及其組合。添加劑可以選自由以下各項組成的組：銀(Ag)、砷(As)、金(Au)、硼(B)、鎘(Cd)、銫(Cs)、銅(Cu)、銪(Eu)、鎵(Ga)、釓(Gd)、鍺(Ge)、汞(Hg)、鋨(Os)、鉛(Pb)、鈀(Pd)、钷(Pm)、釙(Po)、鉑(Pt)、鐳(Ra)、銣(Rb)、鋱(Tb)、锝(Tc)、釷(Th)、鉈(Tl)以及其組合。如本文進一步所描述，其他材料組合是可能的。

下文將參考附圖來更詳細地描述本發(fā)明的這些和其他特征以及優(yōu)點。

附圖簡述

當(dāng)結(jié)合附圖考慮時可以更充分理解以下具體實施方式，其中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施方案的電致變色裝置的示意性截面圖。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的特定實施方案的處于漂白狀態(tài)的電致變色裝置的示意性截面圖。

圖3是根據(jù)本發(fā)明的特定實施方案的處于著色狀態(tài)的電致變色裝置的示意性截面圖。

圖4是電致變色裝置的示意性截面圖，其中離子導(dǎo)電層中的顆粒引起了裝置中的局部缺陷。

圖5A是電致變色裝置的示意性截面圖，其中在沉積電致變色堆疊的其余部分之前導(dǎo)電層上存在顆粒。

圖5B是圖5A的電致變色裝置的示意性截面圖，其中在電致變色堆疊形成期間形成了“爆脫”缺陷。

圖5C是圖5B的電致變色裝置的示意性截面圖，其示出一旦沉積第二導(dǎo)電層，就會由爆脫缺陷形成的電短路。

圖6A描畫根據(jù)針對圖7A提供的多步驟工藝描述的電致變色窗口裝置的截面圖。

圖6B描畫示出裝置中切割的溝槽的位置的電致變色裝置的頂視圖。

圖7A描畫描述制作電致變色窗口的方法的工藝流程。

圖7B-7D描畫制作為本發(fā)明的電致變色裝置的一部分的電致變色堆疊的方法。

圖7E描畫用于制作本發(fā)明的電致變色裝置的調(diào)節(jié)工藝的工藝流程。

圖8A描畫本發(fā)明的整合沉積系統(tǒng)。

圖8B以透視圖描畫整合沉積系統(tǒng)。

圖8C描畫模塊化整合沉積系統(tǒng)。

圖8D描畫具有兩個鋰沉積站的整合沉積系統(tǒng)。

圖8E描畫具有一個鋰沉積站的整合沉積系統(tǒng)。

具體實施方式

電致變色裝置

圖1中示出根據(jù)一些實施方案的電致變色裝置100的示意性截面圖。電致變色裝置包括襯底102、導(dǎo)電層(CL)104、電致變色層(EC)106(有時又稱為陰極變色層)、離子導(dǎo)電層(IC)108、對電極層(CE)110(有時又稱為陽極變色層)以及導(dǎo)電層(CL)114。元件104、106、108、110和114被統(tǒng)稱為電致變色堆疊120?？刹僮鱽韺㈦妱菔┘釉谡麄€電致變色堆疊120上的電壓源116實現(xiàn)了電致變色裝置從例如漂白狀態(tài)到著色狀態(tài)的轉(zhuǎn)變。在其他實施方案中，層的次序相對于襯底而言是反向的。也就是說，所述層是處于以下次序：襯底、導(dǎo)電層、對電極層、離子導(dǎo)電層、電致變色材料層、導(dǎo)電層。

應(yīng)理解，對漂白狀態(tài)與著色狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)變的提及是非限制性的并且僅表示可以實現(xiàn)的電致變色轉(zhuǎn)變的許多實例當(dāng)中的一個實例。除非本文另外指明，否則無論何時提及漂白-著色轉(zhuǎn)變，相應(yīng)裝置或工藝涵蓋其他光學(xué)狀態(tài)轉(zhuǎn)變，諸如非反射性-反射性、透明-模糊等。另外，術(shù)語“漂白”指代光學(xué)中性狀態(tài)，例如，未著色、透明或半透明。另外，除非本文另外指明，否則術(shù)語電致變色轉(zhuǎn)變的“顏色”不限于任何特定波長或波長范圍。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解，適當(dāng)?shù)碾娭伦兩牧虾蛯﹄姌O材料的選擇決定了相關(guān)光學(xué)轉(zhuǎn)變。

在某些實施方案中，電致變色裝置可逆地在漂白狀態(tài)與著色狀態(tài)之間循環(huán)。在漂白狀態(tài)中，將電勢施加至電致變色堆疊120，以使得堆疊中能夠使得電致變色材料106處于著色狀態(tài)的可獲得的離子主要駐留在對電極110中。當(dāng)電致變色堆疊上的電勢反轉(zhuǎn)時，離子傳輸穿過離子導(dǎo)電層108到達電致變色材料106并且使得材料進入著色狀態(tài)。下文在圖2和圖3的描述中包括了對從漂白狀態(tài)到著色狀態(tài)以及從著色狀態(tài)到漂白狀態(tài)的轉(zhuǎn)變的更詳細的描述，但是首先將針對圖1更詳細地描述堆疊120中的單個層。

在某些實施方案中，構(gòu)成電致變色堆疊120的所有材料都是無機的、固體的(即，呈固體狀態(tài))或既是無機的又是固體的。由于有機材料往往會隨時間而降解，無機材料提供了能夠在一段較長時間內(nèi)起作用的可靠的電致變色堆疊的優(yōu)點。呈固體狀態(tài)的材料還提供了不會像呈液體狀態(tài)的材料那樣經(jīng)常出現(xiàn)封堵和泄漏問題的優(yōu)點。下文將詳細論述電致變色裝置中的每個層。應(yīng)理解，堆疊中的任一個或多個層可以含有一定量的有機材料，但是在許多實現(xiàn)方式中，一個或多個層含有很少乃至不含有機物質(zhì)。這同樣可以適用于液體，所述液體可以少量地存在于一個或多個層中。還應(yīng)理解，可以沉積或另外通過采用液體組分的工藝，諸如采用溶膠-凝膠或化學(xué)氣相沉積的某些工藝來形成固體狀態(tài)材料。

再次參考圖1，電壓源116典型地是低壓電源，并且可以被配置來結(jié)合輻射傳感器和其他環(huán)境傳感器來操作。電壓源116還可以被配置來與能量管理系統(tǒng)諸如計算機系統(tǒng)對接，所述能量管理系統(tǒng)根據(jù)多種因素諸如一年內(nèi)的時間、一天內(nèi)的時間和測量的環(huán)境條件來控制電致變色裝置。這種能量管理系統(tǒng)結(jié)合大面積電致變色裝置(即，電致變色窗口)可以大幅降低建筑物的能耗。

具有合適的光、電、熱和機械性質(zhì)的任何材料都可以用作襯底102。這類襯底包括例如玻璃、塑料以及鏡面材料。合適的塑料襯底包括例如丙烯酸酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、烯丙基二甘醇碳酸酯、SAN(苯乙烯丙烯腈共聚物)、聚(4-甲基-1-戊烯)、聚酯、聚酰胺等。如果使用塑料襯底，優(yōu)選地應(yīng)使用例如金剛石樣保護涂層、二氧化硅/硅酮抗磨損涂層、或諸如有機玻璃領(lǐng)域眾所周知的類似物的硬涂層來實現(xiàn)阻擋層保護和磨損保護。合適的玻璃包括透明的或變色的鈉鈣玻璃，包括鈉鈣浮法玻璃。玻璃可以是回火的或未回火的。在玻璃例如納鈣玻璃用作襯底102的電致變色裝置100的一些實施方案中，襯底102與導(dǎo)電層104之間存在鈉擴散阻擋層(未示出)以防止鈉離子從玻璃擴散到導(dǎo)電層104中。

在一些實施方案中，襯底102的光透射率(即，穿透輻射或光譜與入射輻射或光譜的比率)為約40％到95％，例如約90％-92％。襯底可以具有任何厚度，只要它具有適于支撐電致變色堆疊120的機械性質(zhì)即可。雖然襯底102可以具有任何尺寸，但是在一些實施方案中，所述襯底102為約0.01mm至10mm厚，優(yōu)選地為約3mm至9mm厚。

在本發(fā)明的一些實施方案中，襯底是建筑玻璃。建筑玻璃是用作建筑材料的玻璃。建筑玻璃典型地用在商業(yè)建筑物中，但是也可以用在居住建筑物中，并且典型地將室內(nèi)環(huán)境與室外環(huán)境分隔開來，但是不是必需的。在某些實施方案中，建筑玻璃是至少20英寸乘以20英寸，并且可以是更大的，例如，大到約72英寸乘以120英寸。建筑玻璃典型地是至少約2mm厚。小于約3.2mm厚的建筑玻璃無法回火。在使用建筑玻璃作為襯底的本發(fā)明的一些實施方案中，襯底甚至在已經(jīng)在襯底上制作好電致變色堆疊之后仍然可以回火。在使用建筑玻璃作為襯底的一些實施方案中，襯底是來自錫浮法玻璃生產(chǎn)線的鈉鈣玻璃。對于中性襯底來說，建筑玻璃襯底對可見光譜的透光百分率(即，可見光譜的積分透射)一般超過80％，但是對于著色襯底來說，所述透光百分率會更低。優(yōu)選地，襯底對可見光譜的透光百分率為至少約90％(例如，約90％-92％)?？梢姽庾V是典型人眼起反應(yīng)的光譜，一般為約380nm(紫色)至約780nm(紅色)。在一些情況下，玻璃的表面粗糙度介于約10nm與30nm之間。

襯底102的頂部是導(dǎo)電層104。在某些實施方案中，導(dǎo)電層104和114中的一者或兩者是無機的和/或固體的。導(dǎo)電層104和114可以由許多不同材料制成，所述材料包括導(dǎo)電氧化物、薄金屬涂層、導(dǎo)電金屬氮化物以及復(fù)合導(dǎo)體。典型地，導(dǎo)電層104和114至少在電致變色層展現(xiàn)出電致變色的波長范圍內(nèi)是透明的。透明導(dǎo)電氧化物包括金屬氧化物和摻雜一種或多種金屬的金屬氧化物。這類金屬氧化物和摻雜金屬氧化物的實例包括氧化銦、銦錫氧化物、摻雜氧化銦、氧化錫、摻雜氧化錫、氧化鋅、鋅鋁氧化物、摻雜氧化鋅、氧化釕、摻雜氧化釕等等。由于氧化物常常用于這些層，所以它們有時稱為“透明導(dǎo)電氧化物”(TCO)層。還可以使用實質(zhì)上透明的薄金屬涂層。用于這類薄金屬涂層的金屬的實例包括過渡金屬，包括金、鉑、銀、鋁、鎳合金等等。還使用玻璃窗裝配行業(yè)中眾所周知的基于銀的薄金屬涂層。導(dǎo)電氮化物的實例包括氮化鈦、氮化鉭、氧氮化鈦以及氧氮化鉭。導(dǎo)電層104和114也可以是復(fù)合導(dǎo)體。這些復(fù)合導(dǎo)體可以通過將高導(dǎo)電陶瓷和金屬線或?qū)щ妼訄D案放置在襯底的一個面上，接著利用諸如摻雜氧化錫或銦錫氧化物等透明導(dǎo)電材料外涂來制作。理想的是，這類線應(yīng)薄到肉眼看不見(例如，約100μm或更薄)。

在一些實施方案中，諸如玻璃襯底等市售襯底含有透明導(dǎo)電層涂層。這類產(chǎn)品可以用于襯底102和導(dǎo)電層104。這類玻璃的實例包括Pilkington of Toledo，Ohio以商標(biāo)TEC Glass^TM售出的導(dǎo)電層涂布玻璃，以及PPG Industries of Pittsburgh，Pennsylvania以商標(biāo)SUNGATE^TM 300和SUNGATE^TM 500售出的導(dǎo)電層涂布玻璃。TEC Glass^TM是一種涂布有氟化氧化錫導(dǎo)電層的玻璃。

在本發(fā)明的一些實施方案中，相同導(dǎo)電層用于兩個導(dǎo)電層(即，導(dǎo)電層104和114)。在一些實施方案中，不同導(dǎo)電材料用于各個導(dǎo)電層104和114。例如，在一些實施方案中，TEC Glass^TM用于襯底102(浮法玻璃)和導(dǎo)電層104(氟化氧化錫)，而銦錫氧化物用于導(dǎo)電層114。如上所述，在采用TEC Glass^TM的一些實施方案中，玻璃襯底102與TEC導(dǎo)電層104之間存在鈉擴散阻擋層。

在一些實現(xiàn)方式中，導(dǎo)電層的組成(如為制作而提供)應(yīng)基于與導(dǎo)電層接觸的相鄰層(例如，電致變色層106或?qū)﹄姌O層110)的組成來選擇或定制。例如，對于金屬氧化物導(dǎo)電層，導(dǎo)電性隨導(dǎo)電層材料中氧空位的數(shù)目而變化，而金屬氧化物中氧空位的數(shù)目受相鄰層的組成影響。導(dǎo)電層的選擇標(biāo)準還可以包括材料的電化學(xué)穩(wěn)定性以及避免被移動的離子種類氧化或更普遍的還原的能力。

導(dǎo)電層的功能是將電壓源116在電致變色堆疊120的表面上提供的電勢傳播到堆疊的內(nèi)部區(qū)域，其中歐姆電勢降非常小。電勢通過與導(dǎo)電層的電連接來轉(zhuǎn)移到導(dǎo)電層。在一些實施方案中，與導(dǎo)電層104接觸的一個匯流條和與導(dǎo)電層114接觸的一個匯流條提供電壓源116與導(dǎo)電層104和114之間的電連接。導(dǎo)電層104和114也可以利用其他的常規(guī)手段連接至電壓源116。

在一些實施方案中，導(dǎo)電層104和114的厚度是介于約5nm與約10,000nm之間。在一些實施方案中，導(dǎo)電層104和114的厚度是介于約10nm與約1,000nm之間。在其他實施方案中，導(dǎo)電層104和114的厚度是介于約10nm與約500nm之間。在TEC Glass^TM用于襯底102和導(dǎo)電層104的一些實施方案中，導(dǎo)電層的厚度為約400nm。在銦錫氧化物用于導(dǎo)電層114的一些實施方案中，導(dǎo)電層的厚度為約100nm至400nm(在一個實施方案中為280nm)。更一般而言，可以采用更厚的導(dǎo)電材料層，只要它們提供必要的電學(xué)性質(zhì)(例如，導(dǎo)電性)和光學(xué)性質(zhì)(例如，透射率)即可。一般來說，導(dǎo)電層104和114應(yīng)盡可能地薄，以提高透明度并且降低成本。在一些實施方案中，導(dǎo)電層實質(zhì)上是結(jié)晶。在一些實施方案中，導(dǎo)電層是具有高分數(shù)大等軸晶粒的結(jié)晶。

每個導(dǎo)電層104和114的厚度實質(zhì)上也是均勻的。導(dǎo)電層104的平滑層(即，低粗糙度Ra)是理想的，以至于電致變色堆疊120的其他層是更服貼的。在一個實施方案中，實質(zhì)上均勻的導(dǎo)電層在上述每個厚度范圍內(nèi)變化不超過約±10％。在另一個實施方案中，實質(zhì)上均勻的導(dǎo)電層在上述每個厚度范圍內(nèi)變化不超過約±5％。在另一個實施方案中，實質(zhì)上均勻的導(dǎo)電層在上述每個厚度范圍內(nèi)變化不超過約±2％。

由于導(dǎo)電層跨越相對較大的面積，所以導(dǎo)電層的薄層電阻(R_s)同樣是重要的。在一些實施方案中，導(dǎo)電層104和114的薄層電阻為約5至30歐姆/平方。在一些實施方案中，導(dǎo)電層104和114的薄層電阻為約15歐姆/平方。一般來說，希望兩個導(dǎo)電層中的每一個的薄層電阻是大致相同的。在一個實施方案中，兩個層各自具有約10-15歐姆/平方的薄層電阻。

覆蓋導(dǎo)電層104的是電致變色層106。在本發(fā)明的實施方案中，電致變色層106是無機的和/或固體的，在典型實施方案中既是無機的又是固體的。電致變色層可以含有包括金屬氧化物在內(nèi)的許多不同電致變色材料中的任一種或多種。這類金屬氧化物包括氧化鎢(WO₃)、氧化鉬(MoO₃)、氧化鈮(Nb₂O₅)、氧化鈦(TiO₂)、氧化銅(CuO)、氧化銥(Ir₂O₃)、氧化鉻(Cr₂O₃)、氧化猛(Mn₂O₃)、氧化釩(V₂O₅)、氧化鎳(Ni₂O₃)、氧化鈷(Co₂O₃)等等。在一些實施方案中，金屬氧化物摻雜有一種或多種摻雜劑，諸如鋰、鈉、鉀、鉬、釩、鈦和/或其他合適的金屬或含有金屬的化合物。某些實施方案中也使用混合氧化物(例如，W-Mo氧化物、W-V氧化物)。包含金屬氧化物的電致變色層106能夠接收從對電極層110轉(zhuǎn)移來的離子。

在一些實施方案中，氧化鎢或摻雜氧化鎢用于電致變色層106。在本發(fā)明的一個實施方案中，電致變色層實質(zhì)上由WO_x制成，其中“x”指代電致變色層中氧與鎢的原子比，并且x介于約2.7與3.5之間。已提出，僅僅低于化學(xué)計量的氧化鎢展現(xiàn)出電致變色；即，化學(xué)計量的氧化鎢WO₃并未展現(xiàn)出電致變色。在一個更特定的實施方案中，x小于3.0且至少為約2.7的WO_x用于電致變色層。在另一個實施方案中，電致變色層是x介于約2.7與約2.9之間的WOx。諸如盧瑟福背散射光譜學(xué)(RBS)等技術(shù)可以識別氧原子的總數(shù)，所述氧原子包括鍵合于鎢的氧原子和未鍵合于鎢的氧原子。在一些情況下，x為3或以上的氧化鎢層展現(xiàn)出電致變色，可能歸因于未結(jié)合的過剩氧以及低于化學(xué)計量的氧化鎢。在另一個實施方案中，氧化鎢層具有化學(xué)計量或更大的氧，其中x是3.0至約3.5。

在某些實施方案中，氧化鎢是結(jié)晶、納米結(jié)晶或非晶形的。在一些實施方案中，如透射電子顯微術(shù)(TEM)所表征，氧化鎢實質(zhì)上是納米結(jié)晶，其中粒徑平均為約5nm至50nm(或約5nm至20nm)。氧化鎢形態(tài)也可以使用X射線衍射術(shù)(XRD)表征為納米結(jié)晶；XRD。例如，納米結(jié)晶電致變色氧化鎢可以通過以下XRD特征來表征：晶體尺寸為約10至100nm(例如，約55nm)。此外，納米結(jié)晶氧化鎢可以展現(xiàn)出有限的長程有序，例如約為若干(約5至20)個氧化鎢晶胞。

電致變色層106的厚度取決于為電致變色層選擇的電致變色材料。在一些實施方案中，電致變色層106為約50nm至2,000nm，或約200nm至700nm。在一些實施方案中，電致變色層為約300nm至約500nm。電致變色層106的厚度實質(zhì)上也是均勻的。在一個實施方案中，實質(zhì)上均勻的電致變色層在上述每個厚度范圍內(nèi)變化僅約±10％。在另一個實施方案中，實質(zhì)上均勻的電致變色層在上述每個厚度范圍內(nèi)變化僅約±5％。在另一個實施方案中，實質(zhì)上均勻的電致變色層在上述每個厚度范圍內(nèi)變化僅約±3％。

一般來說，在電致變色材料中，電致變色材料的著色(或例如吸光度、反射率和透射率等任何光學(xué)性質(zhì)的變化)由可逆地離子插入到材料中(例如，嵌入)且相應(yīng)注入電荷平衡電子所引起。典型地，一部分負責(zé)光學(xué)轉(zhuǎn)變的離子不可逆地結(jié)合到電致變色材料中。如下文所解釋，一些或所有不可逆結(jié)合的離子用于補償材料中的“盲電荷”。在大部分電致變色材料中，合適的離子包括鋰離子(Li⁺)和氫離子(H⁺)(即，質(zhì)子)。然而，在一些情況下，其他離子也是合適的。這些離子包括例如氘離子(D⁺)、鈉離子(Na⁺)、鉀離子(K⁺)、鈣離子(Ca⁺⁺)、鋇離子(Ba⁺⁺)、鍶離子(Sr⁺⁺)以及鎂離子(Mg⁺⁺)。在本文描述的各種實施方案中，鋰離子用于產(chǎn)生電致變色現(xiàn)象。鋰離子嵌入氧化鎢(WO_3-y(0<y≤約0.3))中引起氧化鎢從透明(漂白狀態(tài))變成藍色(著色狀態(tài))。

再次參考圖1，在電致變色堆疊120中，離子導(dǎo)電層108覆蓋在電致變色層106上。離子導(dǎo)電層108的頂部上是對電極層110。在一些實施方案中，對電極層110是無機的和/或固體的。對電極層可以包含許多能夠在電致變色裝置處于漂白狀態(tài)時充當(dāng)離子儲集器的不同材料中的一種或多種。在由例如施加適當(dāng)電勢引起的電致變色轉(zhuǎn)變期間，對電極層將一些或所有其所存放的離子轉(zhuǎn)移到電致變色層，從而使電致變色層變成著色狀態(tài)。同時，對電極層隨著離子損失而著色。

在一些實施方案中，適用于對電極層的材料包括基底陽極變色型電致變色材料和一種或多種添加劑材料。基底陽極變色型材料可以是例如氧化鈷、氧化鉻、氧化鐵、氧化銥、氧化錳、氧化鎳、氧化銠、氧化釕、氧化釩以及其任何組合。在某些實施方案中，基底陽極變色型電致變色材料包括選自由以下各項組成的組的材料：氧化鉻、氧化錳、氧化鐵、氧化鈷、氧化鎳、氧化銠以及氧化銥。在一個實例中，基底陽極變色型電致變色材料選自由以下各項組成的組：氧化鉻、氧化錳、氧化鎳、氧化銠以及氧化銥。在另一個實例中，基底陽極變色型電致變色材料包括氧化鎳和/或氧化銥。

添加劑在各種情況下可以選自由以下各項組成的組：銀(Ag)、砷(As)、金(Au)、硼(B)、鎘(Cd)、銫(Cs)、銅(Cu)、銪(Eu)、鎵(Ga)、釓(Gd)、鍺(Ge)、汞(Hg)、鋨(Os)、鉛(Pb)、鈀(Pd)、钷(Pm)、釙(Po)、鉑(Pt)、鐳(Ra)、銣(Rb)、鋱(Tb)、锝(Tc)、釷(Th)、鉈(Tl)以及其組合。在一些實施方案中，添加劑選自由以下各項組成的組：Ga、Gd、Ge、Cu以及其組合。添加劑可以包括Ga、Gd和Ge中的至少一種。在一些實現(xiàn)方式中，添加劑可以包括Ge和Cu中的至少一種。鍺可能特別有用的一個原因是鍺/氧化鍺顯示出高光學(xué)帶隙。

在某些實施方案中，添加劑金屬材料的濃度可以小于約50％原子、小于約25％原子、小于約10％原子、小于約5％原子、小于約2％原子或小于約1％原子。附加材料應(yīng)以足以維持電極的陽極變色性質(zhì)的量/濃度來加入?；钻枠O變色型電致變色材料與添加劑之間的適當(dāng)?shù)钠胶馊Q于所使用的具體材料，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠容易確定對于維持對電極的總體陽極變色性質(zhì)而言適當(dāng)?shù)臐舛?。在某些實施方案中，鹵素(即，氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)和砹(As)中的一種或多種)也可以加入對電極，例如以促使顏色品質(zhì)提高。

對電極層在某些情況下可以包括氧化鎳與添加劑的組合。在這種情況下用于對電極層的示例材料可以包括鎳銀氧化物、鎳砷氧化物、鎳金氧化物、鎳硼氧化物、鎳鎘氧化物、鎳銫氧化物、鎳銅氧化物、鎳銪氧化物、鎳釓氧化物、鎳鎵氧化物、鎳鍺氧化物、鎳汞氧化物、鎳鋨氧化物、鎳鉛氧化物、鎳鈀氧化物、鎳钷氧化物、鎳釙氧化物、鎳鉑氧化物、鎳鐳氧化物、鎳銣氧化物、鎳鋱氧化物、鎳锝氧化物、鎳釷氧化物、鎳鉈氧化物以及其組合。

在這些或其他情況下，對電極層可以包括氧化鈷與添加劑的組合。在這種情況下用于對電極層的示例材料可以包括鈷銀氧化物、鈷砷氧化物、鈷金氧化物、鈷硼氧化物、鈷鎘氧化物、鈷銫氧化物、鈷銅氧化物、鈷銪氧化物、鈷釓氧化物、鈷鎵氧化物、鈷鍺氧化物、鈷汞氧化物、鈷鋨氧化物、鈷鉛氧化物、鈷鈀氧化物、鈷钷氧化物、鈷釙氧化物、鈷鉑氧化物、鈷鐳氧化物、鈷銣氧化物、鈷鋱氧化物、鈷锝氧化物、鈷釷氧化物、鈷鉈氧化物以及其組合。

在對電極層包括氧化鉻的情況下，用于對電極層的示例材料可以包括鉻氧化銀、鉻砷氧化物、鉻金氧化物、鉻硼氧化物、鉻鎘氧化物、鉻銫氧化物、鉻銅氧化物、鉻銪氧化物、鉻釓氧化物、鉻鎵氧化物、鉻鍺氧化物、鉻汞氧化物、鉻鋨氧化物、鉻鉛氧化物、鉻鈀氧化物、鉻钷氧化物、鉻釙氧化物、鉻鉑氧化物、鉻鐳氧化物、鉻銣氧化物、鉻鋱氧化物、鉻锝氧化物、鉻釷氧化物、鉻鉈氧化物以及其組合。

在對電極層包括氧化鐵與添加劑的組合的情況下，用于對電極層的示例材料可以包括鐵銀氧化物、鐵砷氧化物、鐵金氧化物、鐵硼氧化物、鐵鎘氧化物、鐵銫氧化物、鐵銅氧化物、鐵銪氧化物、鐵釓氧化物、鐵鎵氧化物、鐵鍺氧化物、鐵汞氧化物、鐵鋨氧化物、鐵鉛氧化物、鐵鈀氧化物、鐵钷氧化物、鐵釙氧化物、鐵鉑氧化物、鐵鐳氧化物、鐵銣氧化物、鐵鋱氧化物、鐵锝氧化物、鐵釷氧化物、鐵鉈氧化物以及其組合。

在對電極層包括氧化銥與添加劑的組合的情況下，用于對電極層的示例材料可以包括銥銀氧化物、銥砷氧化物、銥金氧化物、銥硼氧化物、銥鎘氧化物、銥銫氧化物、銥銅氧化物、銥銪氧化物、銥釓氧化物、銥鎵氧化物、銥鍺氧化物、銥汞氧化物、銥鋨氧化物、銥鉛氧化物、銥鈀氧化物、銥钷氧化物、銥釙氧化物、銥鉑氧化物、銥鐳氧化物、銥銣氧化物、銥鋱氧化物、銥锝氧化物、銥釷氧化物、銥鉈氧化物以及其組合。

在對電極層包括氧化錳與添加劑的組合的情況下，用于對電極層的示例材料可以包括錳銀氧化物、錳砷氧化物、錳金氧化物、錳硼氧化物、錳鎘氧化物、錳銫氧化物、錳銅氧化物、錳銪氧化物、錳釓氧化物、錳鎵氧化物、錳鍺氧化物、錳汞氧化物、錳鋨氧化物、錳鉛氧化物、錳鈀氧化物、錳钷氧化物、錳釙氧化物、錳鉑氧化物、錳鐳氧化物、錳銣氧化物、錳鋱氧化物、錳锝氧化物、錳釷氧化物、錳鉈氧化物以及其組合。

在對電極層包括氧化銠與添加劑的組合的情況下，用于對電極層的示例材料可以包括銠銀氧化物、銠砷氧化物、銠金氧化物、銠硼氧化物、銠鎘氧化物、銠銫氧化物、銠銅氧化物、銠銪氧化物、銠釓氧化物、銠鎵氧化物、銠鍺氧化物、銠汞氧化物、銠鋨氧化物、銠鉛氧化物、銠鈀氧化物、銠钷氧化物、銠釙氧化物、銠鉑氧化物、銠鐳氧化物、銠銣氧化物、銠鋱氧化物、銠锝氧化物、銠釷氧化物、銠鉈氧化物以及其組合。

在對電極層包括氧化釕與添加劑的組合的情況下，用于對電極層的示例材料可以包括釕銀氧化物、釕砷氧化物、釕金氧化物、釕硼氧化物、釕鎘氧化物、釕銫氧化物、釕銅氧化物、釕銪氧化物、釕釓氧化物、釕鎵氧化物、釕鍺氧化物、釕汞氧化物、釕鋨氧化物、釕鉛氧化物、釕鈀氧化物、釕钷氧化物、釕釙氧化物、釕鉑氧化物、釕鐳氧化物、釕銣氧化物、釕鋱氧化物、釕锝氧化物、釕釷氧化物、釕鉈氧化物以及其組合。

在對電極層包括氧化釩與添加劑的組合的情況下，用于對電極層的示例材料可以包括釩銀氧化物、釩砷氧化物、釩金氧化物、釩硼氧化物、釩鎘氧化物、釩銫氧化物、釩銅氧化物、釩銪氧化物、釩釓氧化物、釩鎵氧化物、釩鍺氧化物、釩汞氧化物、釩鋨氧化物、釩鉛氧化物、釩鈀氧化物、釩钷氧化物、釩釙氧化物、釩鉑氧化物、釩鐳氧化物、釩銣氧化物、釩鋱氧化物、釩锝氧化物、釩釷氧化物、釩鉈氧化物以及其組合。

對電極層可以包括前述段落中列出的材料的一種或多種、在一些情況下為兩種或更多種。例如，鎳鍺氧化物可以與銥鎵氧化物等組合。

用于對電極的一些特定的示例材料包括但不限于氧化鎳、鎳鎢氧化物、鎳釩氧化物、鎳鉻氧化物、鎳鋁氧化物、鎳錳氧化物、鎳鎂氧化物、氧化鉻、氧化鐵、氧化鈷、氧化銠、氧化銥、氧化錳、普魯士藍?？梢园磳τ诮o定應(yīng)用而言適當(dāng)?shù)牟煌幕瘜W(xué)計量比提供材料(例如，金屬和氧)?？梢允褂闷渌牧系膶﹄姌O，并且在一些情況下可以包括鈰鈦氧化物、鈰鋯氧化物、氧化釩以及如上所述的氧化物的混合物(例如，Ni₂O₃和WO₃的混合物)。還可以使用這些氧化物的摻雜配方，其中摻雜劑包括例如鉭和鎢以及上文所列的其他添加劑。由于對電極層110含有用于在電致變色材料處于漂白狀態(tài)時使電致變色材料中產(chǎn)生電致變色現(xiàn)象的離子，所以對電極在其存放大量這些離子時優(yōu)選具有高透射率和中和色。在一些實施方案中，鎳鎢氧化物(NiWO)連同上文所列的添加劑一起用在對電極層中。在某些實施方案中，鎳鎢氧化物中存在的鎳的量可以高達鎳鎢氧化物的約90重量％。在一個特定實施方案中，鎳鎢氧化物中鎳與鎢的質(zhì)量比是介于約4:6與6:4之間(例如，約1:1)。在一個實施方案中，NiWO含介于約15％(原子)Ni與約60％Ni之間的Ni；介于約10％W與約40％W之間的W；介于約30％O與約75％O之間的O；并且包括如本文所述的一種或多種添加劑。在另一個實施方案中，NiWO含介于約30％(原子)Ni與約45％Ni之間的Ni；介于約10％W與約25％W之間的W；介于約35％O與約50％O之間的O；并且包括如本文所述的一種或多種添加劑。

當(dāng)電荷從對電極110處移走(即，離子從對電極110輸送到電致變色層106)時，對電極層將從透明狀態(tài)變成著色狀態(tài)。例如，鎳鎢氧化物對電極110將從透明狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樽厣珷顟B(tài)。其他對電極材料在其著色狀態(tài)可以展現(xiàn)出不同的顏色和/或相較于鎳鎢氧化物對電極，其透明狀態(tài)可能是相對更為透明的。

對電極形態(tài)可以是結(jié)晶、納米結(jié)晶或非晶形的。在對電極層是鎳鎢氧化物連同上文所列的添加劑的一些實施方案中，對電極材料是非晶形的或?qū)嵸|(zhì)上非晶形的。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)實質(zhì)上非晶形的鎳鎢氧化物對電極在一些條件下比其結(jié)晶對應(yīng)物表現(xiàn)更好。鎳鎢氧化物的非晶形狀態(tài)可以通過使用下文描述的某些加工條件來獲得。雖然不希望受限于任何理論或機制，但是相信通過濺鍍工藝中相對較高能量的原子可產(chǎn)生非晶形鎳鎢氧化物。例如在具有較高目標(biāo)功率、較低腔室壓力(即，較高真空)和較小源點對襯底距離的濺鍍工藝中獲得較高能量的原子。在所描述的工藝條件下，產(chǎn)生在暴露于紫外線/熱下穩(wěn)定性更佳的高密度膜。

在一些實施方案中，對電極形態(tài)可以包括微結(jié)晶、納米結(jié)晶和/或非晶相。例如，對電極可以是例如非晶形基質(zhì)整體分布有納米晶體的材料。在某些實施方案中，納米晶體構(gòu)成約50％或更少的對電極材料、約40％或更少的對電極材料、約30％或更少的對電極材料、約20％或更少的對電極材料或約10％或更少的對電極材料(取決于實施方案，按重量計或按體積計)。在某些實施方案中，納米晶體的最大直徑小于約50nm、在一些情況下小于約25nm、小于約10nm、或小于約5nm。在一些情況下，納米晶體的平均直徑為約50nm或更小、或約10nm或更小、或約5nm或更小(例如，約1-10nm)。在某些實施方案中，希望具有以下納米晶體粒度分布：至少約50％的納米晶體具有處于平均納米晶體直徑的1個標(biāo)準偏差內(nèi)的直徑，例如，至少約75％的納米晶體具有處于平均納米晶體直徑的1個標(biāo)準偏差內(nèi)的直徑，或者至少約90％的納米晶體具有處于平均納米晶體直徑的1個標(biāo)準偏差內(nèi)的直徑。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，具有非晶形基質(zhì)的對電極相較于為相對更佳的結(jié)晶的對電極操作起來往往更為有效。在某些實施方案中，添加劑可以形成主體基質(zhì)，在其中可以發(fā)現(xiàn)基底陽極變色型材料的區(qū)域。在各種情況下，主體基質(zhì)實質(zhì)上是非晶形的。在某些實施方案中，僅對電極中的結(jié)晶結(jié)構(gòu)由呈例如氧化物形式的基底陽極變色型電致變色材料形成。如所提及，添加劑可以為形成非晶形主體基質(zhì)作出貢獻，所述主體基質(zhì)實質(zhì)上不是結(jié)晶但是結(jié)合了基底陽極變色型電致變色材料的區(qū)域(例如，在一些情況下為納米晶體)。在其他實施方案中，添加劑和陽極變色型基底材料一起利用共價和/或離子鍵合來形成化合物?；衔锟梢允墙Y(jié)晶、非晶形或其任何組合。在其他實施方案中，陽極變色型基底材料形成主體基質(zhì)，在其中存在作為離散相或袋狀物的添加劑的區(qū)域。

在一些實施方案中，對電極的厚度為約50nm至約650nm。在一些實施方案中，對電極的厚度為約100nm至約400nm，優(yōu)選地處于約200nm至300nm范圍內(nèi)。對電極層110的厚度實質(zhì)上也是均勻的。在一個實施方案中，實質(zhì)上均勻的對電極層在上述每個厚度范圍內(nèi)變化僅約±10％。在另一個實施方案中，實質(zhì)上均勻的對電極層在上述每個厚度范圍內(nèi)變化僅約±5％。在另一個實施方案中，實質(zhì)上均勻的對電極層在上述每個厚度范圍內(nèi)變化僅約±3％。

漂白狀態(tài)期間存放在對電極層中(以及相應(yīng)地在著色狀態(tài)期間存放在電致變色層中)且可用于推動電致變色轉(zhuǎn)變的離子的量取決于層的組成以及層厚度和制作方法。電致變色層與對電極層兩者都能夠支撐每平方厘米層表面積大約幾十毫庫侖的可用電荷(呈鋰離子和電子的形式)。電致變色膜的電荷容量為通過施加外電壓或電勢每一單位膜面積和單位膜厚度能夠可逆地負載和卸載的電荷的量。在一個實施方案中，WO₃層的電荷容量介于約30與約150mC/cm²/μm之間。在另一個實施方案中，WO₃層的電荷容量介于約50與約100mC/cm²/μm之間。在一個實施方案中，包括上文所列的添加劑的NiWO層的電荷容量介于約75與約200mC/cm²/μm之間。在另一個實施方案中，(具有上文所列的添加劑的)NiWO層的電荷容量介于約100與約150mC/cm²/μm之間。

在電致變色層106與對電極層110之間，存在離子導(dǎo)電層108。離子導(dǎo)電層108充當(dāng)電致變色裝置在漂白狀態(tài)與著色狀態(tài)之間轉(zhuǎn)變時輸送離子(以電解質(zhì)的方式)的介質(zhì)。優(yōu)選地，離子導(dǎo)電層108對于電致變色層和對電極層的有關(guān)離子而言是高度導(dǎo)電的，但是具有足夠低的電子導(dǎo)電性，以至于可以忽略在正常操作期間發(fā)生的電子轉(zhuǎn)移。具有高離子導(dǎo)電性的薄離子導(dǎo)電層允許快速地進行離子導(dǎo)電，由此允許高性能電致變色裝置進行快速轉(zhuǎn)換。在某些實施方案中，離子導(dǎo)電層108是無機的和/或固體的。當(dāng)用產(chǎn)生相對較少的缺陷的材料和方式制作時，離子導(dǎo)電層可以制得非常薄，以產(chǎn)生高性能裝置。在各種實現(xiàn)方式中，離子導(dǎo)體材料的離子導(dǎo)電性介于約10⁸西門子/cm或ohm^-1cm^-1與約10⁹西門子/cm或ohm^-1cm^-1之間，并且電子電阻為約10¹¹ohms-cm。

合適的離子導(dǎo)電層的實例包括硅酸鹽、氧化硅、氧化鎢、氧化鉭、氧化鈮以及硼酸鹽。氧化硅包括硅鋁氧化物。這些材料可以摻雜包括鋰在內(nèi)的不同摻雜劑。摻鋰氧化硅包括鋰硅鋁氧化物。在一些實施方案中，離子導(dǎo)電層包含基于硅酸鹽的結(jié)構(gòu)。在其他實施方案中，尤其適于鋰離子輸送的合適的離子導(dǎo)體包括但不限于硅酸鋰、鋰鋁硅酸鹽、鋰鋁硼酸鹽、鋰鋁氟化物、硼酸鋰、一氮化三鋰、鋰鋯硅酸鹽、鈮酸鋰、硼硅酸鋰、磷硅酸鋰以及其他這類基于鋰的陶瓷材料、二氧化硅或硅氧化物，包括鋰硅氧化物。然而，任何材料都可以用于離子導(dǎo)電層108，只要它們經(jīng)過制作能夠具有低缺陷率并且允許離子在對電極層110與電致變色層106之間通過，同時實質(zhì)上防止電子通過即可。

在某些實施方案中，離子導(dǎo)電層是結(jié)晶、納米結(jié)晶或非晶形的。典型地，離子導(dǎo)電層是非晶形的。在另一個實施方案中，離子導(dǎo)電層是納米結(jié)晶。在另一個實施方案中，離子導(dǎo)電層是結(jié)晶。

在一些實施方案中，硅鋁氧化物(SiAlO)用于離子導(dǎo)電層108。在一個特定實施方案中，用于通過濺鍍制作離子導(dǎo)電層的硅/鋁靶含有介于約6原子％與約20原子％之間的鋁。這限定了離子導(dǎo)電層中硅與鋁之比。在一些實施方案中，硅鋁氧化物離子導(dǎo)電層108是非晶形的。

離子導(dǎo)電層108的厚度可以根據(jù)材料而變化。在一些實施方案中，離子導(dǎo)電層108為約5nm至100nm厚，優(yōu)選為約10nm至60nm厚。在一些實施方案中，離子導(dǎo)電層為約15nm至40nm厚或約25nm至30nm厚。離子導(dǎo)電層的厚度實質(zhì)上也是均勻的。在一個實施方案中，實質(zhì)上均勻的離子導(dǎo)電層在上述每個厚度范圍內(nèi)變化不超過約±10％。在另一個實施方案中，實質(zhì)上均勻的離子導(dǎo)電層在上述每個厚度范圍內(nèi)變化不超過約±5％。在另一個實施方案中，實質(zhì)上均勻的離子導(dǎo)電層在上述每個厚度范圍內(nèi)變化不超過約±3％。

經(jīng)輸送穿過電致變色層與對電極層之間的離子導(dǎo)電層的離子用于實現(xiàn)電致變色層的變色(即，電致變色裝置從漂白狀態(tài)變成著色狀態(tài))。取決于選擇用于電致變色裝置堆疊的材料的選擇，這類離子包括鋰離子(Li⁺)和氫離子(H⁺)(即，質(zhì)子)。如上所提及，在某些實施方案中可以采用其他離子。這些離子包括氘離子(D⁺)、鈉離子(Na⁺)、鉀離子(K⁺)、鈣離子(Ca⁺⁺)、鋇離子(Ba⁺⁺)、鍶離子(Sr⁺⁺)以及鎂離子(Mg⁺⁺)。

如所述，離子導(dǎo)電層108應(yīng)具有很少的缺陷。除其他問題外，離子導(dǎo)電層中的缺陷還可能會使電致變色層與對電極層之間發(fā)生短路(下文將針對圖4更詳細地描述)。當(dāng)帶相反電荷的導(dǎo)電層之間建立電連通時，例如導(dǎo)電顆粒與兩個導(dǎo)電性帶電層中的每一個接觸時，會發(fā)生短路(與“針孔”相反，針孔為不在帶相反電荷的導(dǎo)電層之間產(chǎn)生短路的缺陷)。當(dāng)發(fā)生短路時，電子而非離子在電致變色層與對電極之間迀移，典型地會在電致變色裝置另外處于著色狀態(tài)時在短路位置產(chǎn)生亮斑(即，在窗不轉(zhuǎn)換，而是維持往往比著色狀態(tài)淺得多的開路著色時所產(chǎn)生的斑點)。在不會使電致變色層與對電極層之間產(chǎn)生任何短路的情況下，離子導(dǎo)電層優(yōu)選盡可能得薄。如所指示，離子導(dǎo)電層108(或電致變色裝置中的其他地方)中的低缺陷率允許離子導(dǎo)電層108更薄。當(dāng)使用薄的離子導(dǎo)電層時，在電化學(xué)循環(huán)下電致變色層與對電極層之間的離子輸送將更快。一般來說，本文中規(guī)定的缺陷率標(biāo)準可以適用于堆疊中的任何特定層(離子導(dǎo)電層或其他層)或適用于整個堆疊或其任何部分。下文將進一步論述缺陷率標(biāo)準。

電致變色裝置100可以包括一個或多個附加層(未示出)，諸如一個或多個鈍化層。用于改良某些光學(xué)性質(zhì)的鈍化層可以包括在電致變色裝置100內(nèi)。用于防潮或抗劃傷的鈍化層也可以包括在電致變色裝置100內(nèi)。例如，導(dǎo)電層可以用抗反射或保護性氧化物或氮化物層處理。其他鈍化層可以用于密封電致變色裝置100。

圖2是處于漂白狀態(tài)(或轉(zhuǎn)變?yōu)槠谞顟B(tài))的電致變色裝置的示意性截面圖。根據(jù)特定實施方案，電致變色裝置200包括氧化鎢電致變色層(EC)206和如本文所述的對電極層(CE)210。在一些情況下，氧化鎢電致變色層206具有納米結(jié)晶或?qū)嵸|(zhì)上納米結(jié)晶的形態(tài)。在一些實施方案中，對電極層210具有非晶形或?qū)嵸|(zhì)上非晶形的形態(tài)。在一些實施方案中，對電極中鎢與鎳的重量百分率比為約0.40-0.60。

電致變色裝置200也包括襯底202、導(dǎo)電層(CL)204、離子導(dǎo)電層(IC)208以及導(dǎo)電層(CL)214。在一些實施方案中，襯底202和導(dǎo)電層204同時包含TEC-Glass^TM。如所指示，本文描述的電致變色裝置(諸如圖2的電致變色裝置)常常有利地應(yīng)用于建筑玻璃中。因此，在一些實施方案中，襯底202的尺寸使得其可以被歸類為建筑玻璃。在一些實施方案中，導(dǎo)電層214是銦錫氧化物(ITO)。在一些實施方案中，離子導(dǎo)電層208是硅鋁氧化物。

電壓源216被配置來以通過與導(dǎo)電層204和214的合適的連接(例如，匯流條)來向電致變色堆疊220施加電勢。在一些實施方案中，電壓源被配置來施加約2伏的電勢，以便于驅(qū)動裝置從一種光學(xué)狀態(tài)轉(zhuǎn)變成另一種光學(xué)狀態(tài)。如圖2所示的電勢的極性應(yīng)使離子(這個實例中為鋰離子)主要駐留在對電極層210中。

在采用含氧化鎢的電致變色層以及對電極層(例如，含鎳鎢氧化物與如上所述的添加劑，或者另一種對電極材料)的實施方案中，電致變色層厚度與對電極層厚度之比可以為約1.7:1至2.3:1(例如，約2:1)。在一些實施方案中，電致變色氧化鎢層為約200nm至700nm厚。在另外的實施方案中，電致變色氧化鎢層為約400nm至500nm厚。在一些實施方案中，對電極層為約100nm至350nm厚。在另外的實施方案中，對電極層為約200nm至250nm厚。在另外的實施方案中，對電極層為約240nm厚。此外，在一些實施方案中，硅鋁氧化物離子導(dǎo)電層208為約10nm至100nm厚。在另外的實施方案中，硅鋁氧化物離子導(dǎo)電層為約20nm至50nm厚。

如上所指出，電致變色材料可以含有盲電荷。電致變色材料中的盲電荷是存在于經(jīng)制作的材料中，未被帶相反電荷的離子或其他載流子抵消掉的電荷(例如，在氧化鎢電致變色材料情況下的負電荷)。以氧化鎢為例，盲電荷的量值取決于氧化鎢濺鍍期間的過剩氧濃度。在功能上，盲電荷必須在采用來轉(zhuǎn)化電致變色材料的離子能夠有效地改變電致變色材料的光學(xué)性質(zhì)之前抵消。在先前未抵消盲電荷的情況下，供應(yīng)給電致變色材料的離子將不可逆地結(jié)合在材料中并且不會對材料的光學(xué)狀態(tài)產(chǎn)生影響。因此，電致變色裝置典型地具備諸如鋰離子或質(zhì)子等離子，所述離子的量足以抵消盲電荷并且提供一批離子以用于使電致變色材料在兩種光學(xué)狀態(tài)之間可逆地轉(zhuǎn)換。在許多已知的電致變色裝置中，電荷在第一次電化學(xué)循環(huán)期間因抵消盲電荷而發(fā)生損失。

在一些實施方案中，鋰是以足以抵消電致變色層206中的盲電荷的量存在于電致變色堆疊220中，接著以約1.5到2.5倍于用以抵消盲電荷的量的附加量(以質(zhì)量計)存在于堆疊中(例如，最初對電極層210中)。也就是說，提供抵消盲電荷所需的量的約1.5到2.5倍的鋰來用于電致變色堆疊220中電致變色層206與對電極層210之間的可逆循環(huán)。在一些實施方案中，電致變色堆疊220中存在足夠的鋰來抵消電致變色層206中的盲電荷，接著對電極層210或堆疊中的其他地方中存在約兩倍于此量(以質(zhì)量計)的鋰。

圖3是圖2所示但處于著色狀態(tài)(或轉(zhuǎn)變?yōu)橹珷顟B(tài))的電致變色裝置200的示意性截面圖。在圖3中，電壓源216的極性反轉(zhuǎn)，以使得電致變色層具有更大負性以接受額外的鋰離子，從而轉(zhuǎn)變?yōu)橹珷顟B(tài)。如所示，鋰離子穿過離子導(dǎo)電層208輸送到氧化鎢電致變色層206。氧化鎢電致變色層206顯示處于著色狀態(tài)。對電極210也顯示處于著色狀態(tài)。如所解釋，對電極材料在放棄鋰離子(脫嵌)時變得越來越模糊。在這個實例中，存在協(xié)同效應(yīng)，其中206與210兩層轉(zhuǎn)變到著色狀態(tài)對減少透射穿過堆疊和襯底的光的量具有附加作用。

在某些實施方案中，上述類型的電致變色裝置非?？煽?，實質(zhì)上往往比現(xiàn)有技術(shù)的對應(yīng)裝置可靠?？煽啃钥梢杂筛鞣N度量標(biāo)準來表征。一些度量標(biāo)準描述于ASTM E2141-06(Standard Test Methods for Assessing the Durability of Absorptive Electrochromic Coatings on Sealed Insulating Glass Units)中。在一些特定情況下，裝置能夠在兩種相異的光學(xué)狀態(tài)之間(例如，漂白狀態(tài)與著色狀態(tài)之間)循環(huán)超過50,000次，同時維持漂白T_vis與著色T_vis之比(又稱為PTR或光透射比)大于4。這些電致變色裝置的長壽命使其適合于用在期望電致變色裝置能幾十年保持處于適當(dāng)位置的應(yīng)用中。此外，本發(fā)明的實施方案中的電致變色裝置能夠在漂白狀態(tài)與未漂白狀態(tài)之間循環(huán)，同時在漂白狀態(tài)下不損失透射性且在未漂白狀態(tài)下顏色或其他性質(zhì)不退化。在一些情況下，根據(jù)本文描述的實施方案的電致變色裝置的高可靠性部分歸因于以下設(shè)計，所述設(shè)計使堆疊中電致變色層的厚度和/或?qū)﹄姌O層的厚度在電致變色裝置的電化學(xué)循環(huán)期間實質(zhì)上不改變從其沉積時到鋰化后的厚度(例如，不超過約4％)。

如上所指出，如本文描述的許多電致變色裝置的缺陷數(shù)都出現(xiàn)減少；即，明顯少于相當(dāng)?shù)南惹把b置中存在的缺陷數(shù)。如本文所使用，術(shù)語“缺陷”指代電致變色裝置的缺陷點或區(qū)域。缺陷可能是由電短路或針孔引起的。另外，缺陷可以被表征為是可視的或不可視的。一般而言，電致變色裝置中的缺陷不會響應(yīng)于外加電勢而改變光學(xué)狀態(tài)(例如，著色)，所述外加電勢足以引起電致變色裝置的非缺陷區(qū)域著色或以其他方式改變光學(xué)狀態(tài)。缺陷往往會顯現(xiàn)為電致變色窗戶或其他裝置中的可視覺辨別的異常。這類缺陷在本文中被稱為“可視”缺陷。其他缺陷太小，以至于在正常使用時觀察者在視覺上無法察覺到它們(例如，當(dāng)裝置在白晝時間期間處于著色狀態(tài)時，這類缺陷不會產(chǎn)生可察覺的光點)。短路是跨越離子導(dǎo)電層的局部電子導(dǎo)電路徑(例如，兩個TCO層之間的電子導(dǎo)電路徑)。針孔是電致變色裝置的一個或多個層出現(xiàn)缺失或損壞以至于無法展現(xiàn)電致變色的區(qū)域。針孔并不是電短路。主要關(guān)注三種類型的缺陷：(1)可視針孔，(2)可視短路，以及(3)不可視短路。典型地(但不一定)，可視短路將具有至少約3微米的缺陷尺寸，產(chǎn)生例如約1cm直徑的其中電致變色作用明顯減弱的區(qū)域-這些區(qū)域可以通過隔離引起可視短路的缺陷來顯著減小，以使得對于肉眼而言，可視短路僅類似于可視針孔。可視針孔將具有至少約100微米的缺陷尺寸。

在一些情況下，電短路通過以下方式產(chǎn)生：導(dǎo)電顆粒埋入離子導(dǎo)電層，從而導(dǎo)致對電極層與電致變色層或與它們?nèi)我徽呦嚓P(guān)聯(lián)的TCO之間產(chǎn)生電子路徑。在一些其他情況下，缺陷是由襯底(在上面制作電致變色堆疊的襯底)上的顆粒引起，并且這類顆粒引起層剝離(有時稱為“爆脫”)或?qū)硬徽掣街烈r底。下文在圖4和圖5A-5C中將說明兩種類型的缺陷。如果在TCO或者相關(guān)聯(lián)EC或CE沉積前發(fā)生剝離或爆脫缺陷，那么所述缺陷會導(dǎo)致短路。在這類情況下，隨后沉積的TCO或EC/CE層將直接接觸下層的TCO或CE/EC層，從而提供直接的電子導(dǎo)電路徑。下表中呈現(xiàn)了幾個缺陷來源的實例。下表意在提供會導(dǎo)致不同類型的可視缺陷和不可視缺陷的機制的實例。存在可能影響EC窗戶如何對堆疊內(nèi)的缺陷作出響應(yīng)的附加因素。

電短路，甚至是不可視的電短路都會引起穿過離子導(dǎo)電層的泄漏電流并且在短路附近產(chǎn)生電勢降。如果電勢降量值足夠大，那么它將阻止電致變色裝置在短路附近進行電致變色轉(zhuǎn)變。在可視短路的情況下，缺陷看起來就像是具有擴散邊界的中心帶光區(qū)域(當(dāng)裝置處于著色狀態(tài)時)，以至于所述裝置隨距離短路的中心的距離而逐漸變暗。如果電致變色裝置的區(qū)域中聚集了大量電短路(可視或不可視)，那么它們可能會共同地影響所述裝置的廣泛區(qū)域，借此裝置在這種區(qū)域中無法進行轉(zhuǎn)換。這是因為這類區(qū)域中的EC層與CE層之間的電勢差無法達到驅(qū)使離子穿過離子導(dǎo)電層所需的閾值電平。在本文描述的某些實現(xiàn)方式中，短路(可視與不可視兩者)控制得足夠好，以至于泄漏電流在裝置上的任何地方都不具有此種效應(yīng)。應(yīng)理解，泄漏電流可以歸因于除了短路類型缺陷之外的來源。這類其他來源包括整個離子導(dǎo)電層上的廣泛基礎(chǔ)的泄漏以及如本文其他地方所描述的邊緣缺陷和劃線缺陷。這里要強調(diào)的是泄漏僅是由電致變色裝置的內(nèi)部區(qū)域中的整個離子導(dǎo)電層上的電短路的多個點引起的。

圖4是電致變色裝置400的示意性截面圖，其中離子導(dǎo)電層中的顆粒引起了裝置中的局部缺陷。電致變色裝置400包括與圖2中針對電致變色裝置200所描畫的部件相同的部件。然而，在電致變色裝置400的離子導(dǎo)電層208中，存在引起缺陷的導(dǎo)電顆粒402或其他人造物。導(dǎo)電顆粒402會導(dǎo)致電致變色層206與對電極層210之間的短路。此短路不允許離子在電致變色層206與對電極層210之間流動，但允許電子在這些層之間局部傳遞，從而在層210和206的其余部分處于著色狀態(tài)時在電致變色層206中產(chǎn)生透明區(qū)域404并且在對電極層210中產(chǎn)生透明區(qū)域406。也就是說，如果電致變色裝置400處于著色狀態(tài)，導(dǎo)電顆粒402會使電致變色裝置的區(qū)域404和406無法進入著色狀態(tài)。有時，缺陷區(qū)域被稱為“星座”，因為它們看起來就像是暗背景上的一系列亮斑(或星宿)(裝置的其余部分處于著色狀態(tài))。人類會自然而然地將他們的注意力轉(zhuǎn)到星座上并且往往發(fā)現(xiàn)它們是讓人分心的或不美觀的。

圖5A是電致變色裝置500的示意性截面圖，其中在沉積電致變色堆疊的其余部分之前導(dǎo)電層204上存在顆粒502或其他碎屑。電致變色裝置500包括與電致變色裝置200相同的部件。顆粒502導(dǎo)致電致變色堆疊220的層在顆粒502的區(qū)域中產(chǎn)生凸起，因為保形層206-210如所描畫隨后會沉積在顆粒502上(在這個實例中，尚未沉積層214)。雖然不希望受限于特定理論，但是認為在這類顆粒上分層(假定這些層具有相對較薄的性質(zhì))會在形成凸起的區(qū)域中產(chǎn)生應(yīng)力。更具體而言，在每個層中，在凸起區(qū)域的周邊周圍，層中例如在晶格狀排列中可能會存在缺陷或在更宏觀的層面上可能會存在裂縫或空隙。這些缺陷的一個結(jié)果將是例如電致變色層206與對電極層210之間的電短路和/或?qū)?08中的離子導(dǎo)電性的喪失。然而，圖5A中并未描畫這些缺陷。

參考圖5B，由顆粒502引起的缺陷的另一個結(jié)果被稱為“爆脫”。在這個實例中，在沉積導(dǎo)電層214之前，顆粒502的區(qū)域中的導(dǎo)電層204上方的一部分脫落，讓其帶走了電致變色層206、離子導(dǎo)電層208和對電極層210的一部分。“爆脫”是碎片504，所述碎片504包括顆粒502、電致變色層206以及離子導(dǎo)電層208和對電極層210的一部分。結(jié)果是導(dǎo)電層204的暴露區(qū)域。參考圖5C，在爆脫之后，一旦沉積導(dǎo)電層214，就會在導(dǎo)電層214接觸導(dǎo)電層204的地方形成電短路。這種電短路在電致變色裝置500處于著色狀態(tài)時將會在所述電致變色裝置500中留下透明區(qū)域，這類似于由上文針對圖4描述的短路產(chǎn)生的缺陷的外觀。

襯底202或204上(如上所述)、離子導(dǎo)電層208上和對電極層210上的顆?；蛩樾家部赡芤鸨撊毕?，從而在電致變色裝置處于著色狀態(tài)時引起針孔缺陷。此外，如果顆粒502足夠大且不引起爆脫，那么它在電致變色裝置500處于漂白狀態(tài)時可能是可視的。

本發(fā)明的實施方案的電致變色裝置也可縮放到小于或大于建筑玻璃的襯底。電致變色堆疊可以沉積在具有廣泛范圍尺寸(高達約12英寸乘以12英寸，或甚至80英寸乘以120英寸)的襯底上。制造20英寸乘以20英寸的電致變色裝置的能力允許制造用于許多應(yīng)用的電致變色建筑玻璃。

即使是非常小的缺陷，即不會產(chǎn)生可察覺的光點或星座的缺陷，也可能引起嚴重性能問題。例如，小的短路尤其是其在相對較小區(qū)域中的多個例子都會引起相對較大的泄漏電流。因此，可能存在大的局部電勢降，這會阻止電致變色裝置在泄漏電流附近轉(zhuǎn)換。因此，小缺陷會限制電致變色裝置的可縮放性，并且有時會妨礙建筑玻璃上的部署。

在一個實施方案中，可視針孔缺陷的數(shù)目不大于約0.04/平方厘米。在另一個實施方案中，可視針孔缺陷的數(shù)目不大于約0.02/平方厘米，并且在更特定的實施方案中，這類缺陷的數(shù)目不大于約0.01/平方厘米。典型地，可視短路類型缺陷在制作之后個別處理，以留下短路相關(guān)針孔作為唯一可視缺陷。在一個實施方案中，可視短路相關(guān)針孔缺陷的數(shù)目不大于約0.005/平方厘米。在另一個實施方案中，可視短路相關(guān)針孔缺陷的數(shù)目不大于約0.003/平方厘米，并且在更特定的實施方案中，這類缺陷的數(shù)目不大于約0.001/平方厘米。在一個實施方案中，可視缺陷、針孔和因隔離可視短路相關(guān)缺陷產(chǎn)生的短路相關(guān)針孔的總數(shù)目小于約0.1個缺陷/平方厘米、在另一個實施方案中小于約0.08個缺陷/平方厘米，在另一個實施方案中小于約0.045個缺陷/平方厘米(小于約450個缺陷/平方米窗戶)。

在一些實施方案中，不可視電短路缺陷的數(shù)目導(dǎo)致在±2V偏壓下產(chǎn)生小于約5μA/cm²的泄漏電流。這些值在電致變色裝置的整個面上都適用(即，裝置中(裝置上的任何地方)不存在缺陷密度大于所述值的區(qū)域)。

在一些實施方案中，電致變色裝置不具有直徑(缺陷的最大橫向尺寸)大于約1.6mm的可視缺陷。在另一個實施方案中，所述裝置不具有直徑大于約0.5mm的可視缺陷，在另一個實施方案中，所述裝置不具有直徑大于約100μm的可視缺陷。

在一些實施方案中，電致變色玻璃整合到絕緣玻璃單元(IGU)中。絕緣玻璃單元由組裝成一個單元的多個玻璃窗格組成，其意圖通常是最大化由所述單元形成的空間中含有的氣體的隔熱性質(zhì)，同時在整個單元中提供清晰的視覺。結(jié)合電致變色玻璃的絕緣玻璃單元與本領(lǐng)域中當(dāng)前已知的絕緣玻璃單元類似，只是用于將電致變色玻璃連接至電壓源的電引線除外。由于電致變色絕緣玻璃單元可能遭遇的溫度較高(因為電致變色玻璃吸收輻射能)，故可能需要比用于常規(guī)絕緣玻璃單元中的密封劑更穩(wěn)固的密封劑。例如，不銹鋼間隔條、高溫聚異丁烯(PIB)、新的第二道密封劑、用于間隔條接縫的箔片涂布式PIB帶等等。

制作電致變色窗的方法

沉積電致變色堆疊

如以上概述所提及，本發(fā)明的一個方面是制作電致變色窗的方法。從廣義來說，所述方法包括在襯底上順序地沉積(i)電致變色層，(ii)離子導(dǎo)電層，以及(iii)對電極層，以形成離子導(dǎo)電層將電致變色層與對電極層分開的堆疊。順序沉積采用具有受控周圍環(huán)境的單一整合沉積系統(tǒng)，在所述受控周圍環(huán)境中，壓力、溫度和/或氣體組成獨立于整合沉積系統(tǒng)外的外部環(huán)境而受到控制，并且在電致變色層、離子導(dǎo)電層和對電極層依序沉積期間的任何時間，襯底都不離開整合沉積系統(tǒng)。(下文將針對圖8A-8E更詳細地描述維持受控周圍環(huán)境的整合沉積系統(tǒng)的實例。)氣體組成可以由受控周圍環(huán)境中各種組分的分壓表征。受控周圍環(huán)境也可以根據(jù)顆粒數(shù)目或顆粒密度來表征。在某些實施方案中，受控周圍環(huán)境含有少于350個顆粒(粒度為0.1微米或更大)/m³。在某些實施方案中，受控周圍環(huán)境滿足100級凈化室(US FED STD 209E)的要求。在某些實施方案中，受控周圍環(huán)境滿足10級凈化室(US FED STD 209E)的要求。襯底可以進入和/或離開滿足100級或甚至10級要求的凈化室中的受控周圍環(huán)境。

典型地(但不一定)，這種制作方法整合到使用建筑玻璃作為襯底制造電致變色窗的多步驟工藝中。為方便起見，以下描述涵蓋在用于制作電致變色窗的多步驟工藝的背景下的所述方法及其各種實施方案，但是本發(fā)明的方法并不限于此。電致變色鏡和其他裝置可以使用本文描述的一些或所有操作和方法來制作。

圖6A是根據(jù)諸如針對圖7A所描述等多步驟工藝的電致變色窗裝置600的截面圖。圖7A描畫描述制作結(jié)合了電致變色裝置600的電致變色窗的方法700的工藝流程。圖6B為裝置600的俯視圖，其示出切入裝置的溝槽的位置。因此，將一起描述圖6A-6B和圖7A。描述的一個方面是包括裝置600的電致變色窗，并且描述的另一方面是制作包括裝置600的電致變色窗的方法700。以下描述中包括圖7B-7E的描述。圖7B-7D描畫作為裝置600一部分的電致變色堆疊的具體制作方法。圖7E描畫用于制作例如裝置600的調(diào)節(jié)工藝的工藝流程。

圖6A示出電致變色裝置600的一個具體實例，其是用由玻璃605制成的襯底為原料制作，所述襯底任選具有擴散阻擋層610涂層和位于擴散阻擋層上的第一透明導(dǎo)電氧化物(TCO)涂層615。方法700采用的襯底例如是具有鈉擴散阻擋層和抗反射層，接著透明導(dǎo)電層(例如，透明導(dǎo)電氧化物615的浮法玻璃。如上所提及，適于本發(fā)明的裝置的襯底包括由Pilkington of Toledo，Ohio以商標(biāo)TEC售出的玻璃，以及PPG Industries,of Pittsburgh，Pennsylvania以商標(biāo)300和500售出的玻璃。第一TCO層615是用于形成在襯底上制作的電致變色裝置600的電極的兩個導(dǎo)電層的第一層。

方法700開始于清洗工藝705，其中清洗襯底以將其準備用于后續(xù)加工。如上所提及，重要的是從襯底中去除污染物，因為所述污染物會引起在襯底上制作的裝置中的缺陷。一個關(guān)鍵缺陷是產(chǎn)生穿過IC層的導(dǎo)電路徑，因此使裝置局部短路，從而在電致變色窗中引起視覺可辨別的異常的顆?；蚱渌廴疚?。適于本發(fā)明的制作方法的清洗工藝和設(shè)備的一個實例是Lisec^TM(從(LISEC Maschinenbau Gmbh of Seitenstetten，Austria)獲得的玻璃洗滌設(shè)備和工藝的商標(biāo)名)。

清洗襯底可以包括機械擦洗以及超聲波調(diào)節(jié)以去除不想要的微粒。如所提及，微?？赡軐?dǎo)致表面瑕疵以及裝置內(nèi)局部短路。

一旦清洗了襯底，就執(zhí)行第一激光劃線工藝710，以便于去除襯底上第一TCO層的線。在一個實施方案中，所得溝槽燒蝕穿過TCO與擴散阻擋層(但是在一些情況下擴散阻擋層實質(zhì)上未被穿透)。圖6A描畫這個第一激光劃線溝槽620。溝槽在襯底中在襯底一側(cè)的整個長度上劃線，以便于隔離靠近襯底一個邊緣的含TCO的區(qū)域，所述區(qū)域最終將與用于將電流提供到第二TCO層630的第一匯流條640接觸，第二TCO層630沉積在電致變色(EC)堆疊625(其包括如上所述的電致變色層、離子導(dǎo)電層和對電極層)頂部上。圖6B示意性地(不按比例)示出溝槽620的位置。在所描畫的實施方案中，擴散阻擋層上第一TCO層的未隔離(主要)部分最終與第二匯流條645接觸?？赡苄枰綦x溝槽620，因為在某些實施方案中，將第一匯流條附接至裝置的方法包括在將裝置堆疊層鋪設(shè)好后按壓匯流條穿過所述裝置堆疊層(在第一TCO層的隔離部分與第一TCO層的主要部分上)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認識到，其他布置可能會將電流提供到電致變色裝置中的電極，在此情況下為TCO層。由第一激光劃線隔離的TCO區(qū)域典型地為沿襯底一個邊緣的區(qū)域，當(dāng)結(jié)合到整合玻璃單元(IGU)和/或窗格、窗框或窗式幕墻中時所述區(qū)域?qū)⒆罱K連同匯流條一起被隱藏。用于第一激光劃線的一種或多種激光典型地(但不一定)是脈沖式激光，例如二極管泵浦的固態(tài)激光。例如，可以使用來自IPG Photonics(of Oxford Massachusetts)，或來自Ekspla(of Vilnius Lithuania)的合適的激光器執(zhí)行激光劃線。

激光溝槽是沿襯底的一側(cè)從頭到尾開鑿，以隔離第一TCO層的一部分；通過第一激光劃線710產(chǎn)生的溝槽620的深度和寬度尺寸應(yīng)足以在隨后沉積裝置時將第一TCO層與主體TCO隔離開來。溝槽的深度和寬度應(yīng)足以防止任何剩余的微粒穿過溝槽引起短路。在一個實施方案中，溝槽的深度是介于約300nm與500nm之間，并且寬度是介于約20μm與50μm之間。在另一個實施方案中，溝槽的深度是介于約350nm與450nm之間，并且寬度是介于約30μm與45μm之間。在另一個實施方案中，溝槽的深度為約400nm并且寬度為約40μm。

在第一激光劃線710之后，典型地(但不一定)使用上述清洗方法來再次清洗襯底(操作715)。執(zhí)行這個第二清洗工藝以去除由第一激光劃線產(chǎn)生的任何碎屑。一旦完成清洗操作715，就將襯底準備用于沉積EC堆疊625。這在工藝流程700中描畫為工藝720。如上所提及，所述方法包括使用具有受控周圍環(huán)境的單一整合沉積系統(tǒng)順序地在襯底上沉積(i)EC層，(ii)IC層，以及(iii)CE層，以形成IC層將EC層與CE層分開的堆疊，在所述受控周圍環(huán)境中，壓力和/或氣體組成獨立于整合沉積系統(tǒng)外的外部環(huán)境而受到控制，并且在EC層、IC層和CE層順序沉積期間的任何時間，襯底都不會離開整合沉積系統(tǒng)。在一個實施方案中，順序沉積的每個層進行物理氣相沉積。一般來說，電致變色裝置的各層可以通過包括物理氣相沉積、化學(xué)氣相沉積、等離子體增強化學(xué)氣相沉積以及原子層沉積(僅舉數(shù)例)等在內(nèi)的各種技術(shù)來沉積。如本文所使用的術(shù)語物理氣相沉積包括所有領(lǐng)域內(nèi)所了解的PVD技術(shù)，包括濺鍍、蒸發(fā)、燒蝕等等。圖7B描畫工藝720的一個實施方案。首先為工藝722，在襯底上沉積EC層；接著為工藝724，沉積IC層；接著為工藝726，沉積CE層。次序顛倒的沉積也是本發(fā)明的實施方案，即，首先沉積CE層，接著沉積IC層，接著沉積EC層。在一個實施方案中，電致變色層、離子導(dǎo)電層和對電極層各自是固相層。在另一個實施方案中，電致變色層、離子導(dǎo)電層和對電極層各自僅包括無機材料。

應(yīng)理解，雖然根據(jù)對電極層、離子導(dǎo)電層和電致變色層描述某些實施方案，但是這些層中的任一個或多個可以由一個或多個子層構(gòu)成，所述子層可以具有相異的組成、尺寸、形態(tài)、電荷密度、光學(xué)性質(zhì)等。此外，裝置層中的任一個或多個可以具有漸次變化的組成或漸次變化的形態(tài)，其中組成或形態(tài)分別改變至少一部分層的厚度。在一個實例中，給定層內(nèi)摻雜劑或載流子的濃度至少在制作此層時發(fā)生變化。在另一個實例中，層的形態(tài)在結(jié)晶與非晶形之間變化。這種漸次變化的組成或形態(tài)的選擇會影響裝置的功能性質(zhì)。在一些情況下，可以將額外層加入堆疊。在一個實例中，將散熱器層插入在一個或兩個TCO層與EC堆疊之間。

在另一個實例中，陰極變色型電致變色層和/或陽極變色型對電極層可以沉積為任選地具有不同的組成的兩個相異的子層，但是兩個子層可以具有如本文通常所描述的組成(例如，包括電致變色材料的組成或包括對電極材料的組成)。某些加工步驟(例如，鋰化)可以在沉積子層之間發(fā)生。在一個具體的實施方案中，對電極材料以具有不同組成的兩個子層來沉積。第一子層(更為靠近陰極變色型電致變色層)可以是陽極變色的，而第二子層(更為遠離陰極變色型電致變色層)可以是或不是陽極變色的，或者與第一子層相比，陽極變色可能是更弱的。在第一子層與第二子層的沉積之間，部分制作的裝置可以經(jīng)受鋰化操作。第二子層可以降低形成缺陷的風(fēng)險。在一些情況下，第二子層充當(dāng)缺陷減輕層，并且與第一子層相比可能具有更大的電子絕緣性。于2013年2月8日提交的且名稱為“DEFECT-MITIGATION LAYERS IN ELECTROCHROMIC DEVICES”的美國專利申請?zhí)?3/763,505中提供了對缺陷減輕層及其性質(zhì)的進一步論述，所述專利申請以引用的方式整體并入本文。

此外，如上所述，本發(fā)明的電致變色裝置利用電致變色層與對電極層之間通過離子導(dǎo)電層進行的離子運動。在一些實施方案中，這些離子(或其中性前體)被引入堆疊中作為最終嵌入堆疊中的一個或多個層(如下文針對圖7C和圖7D更詳細地描述)。在一些實施方案中，這些離子與電致變色層、離子導(dǎo)電層和對電極層中的一個或多個同時引入到堆疊中。在使用鋰離子的一個實施方案中，鋰例如連同用于制造堆疊層中的一個或多個的材料一起濺鍍或者作為包括鋰的材料的一部分濺鍍(例如，通過采用鋰鎳鎢氧化物的方法，任選地具備如文本所列的其他添加劑)。在一個實施方案中，IC層通過濺鍍鋰硅鋁氧化物靶來沉積。在另一個實施方案中，Li連同硅鋁一起濺鍍以便于獲得所需的膜。

再次參考圖7B中的工藝722，在一個實施方案中，沉積電致變色層包括沉積WO_x，例如，其中x小于3.0且至少為約2.7。在這個實施方案中，WO_x具有實質(zhì)上為納米結(jié)晶的形態(tài)。在一些實施方案中，電致變色層沉積到約200nm與700nm之間的厚度。在一個實施方案中，沉積電致變色層包括由含鎢靶濺鍍的鎢。在一個這種實施方案中，使用金屬鎢(或鎢合金)靶。在另一個實施方案(其也可以采用金屬鎢靶)中，濺鍍氣體是存在一些含氧氣體(例如，分子或原子氧)的惰性氣體(例如，氬氣或氙氣)。這是可存在于沉積室中或較大腔室內(nèi)的站臺中的受控周圍環(huán)境的一部分。在一個實施方案中，氣體組成含有介于約30％與約100％之間的氧氣，在另一個實施方案中，含有介于約50％與約80％之間的氧氣，在另一個實施方案中，含有介于約65％與約75％之間的氧氣。在一個實施方案中，含鎢靶含有介于約80％與100％(以重量計)之間的鎢，在另一個實施方案中介于約95％與100％之間的鎢，并且在另一個實施方案中介于約99％與100％之間的鎢。在一個實施方案中，氣體組成為約70％氧氣/30％氬氣，并且靶為純度介于約99％與100％之間的金屬鎢。在另一個實施方案中，氧化鎢W(O)陶瓷靶利用例如氬氣濺鍍。沉積站或沉積室中的壓力在一個實施方案中是介于約1與約75毫托之間，在另一個實施方案中是介于約5與約50毫托之間，在另一個實施方案中是介于約10與約20毫托之間。在一個實施方案中，工藝722的襯底溫度是介于約100℃與約500℃之間，在另一個實施方案中是介于約100℃與約300℃之間，并且在另一個實施方案中是介于約150℃與約250℃之間。襯底溫度可以通過例如熱電偶(諸如紅外線熱電偶(IR t/c))原地測量。在一個實施方案中，用于濺鍍EC靶的功率密度是介于約2W/cm²與約50W/cm²之間(基于所施加的功率除以靶表面積而確定)；在另一個實施方案中是介于約10W/cm²與約20W/cm²之間；并且在另一個實施方案中是介于約15W/cm²與約20W/cm²之間。在一些實施方案中，經(jīng)遞送來實現(xiàn)濺鍍的功率是由直流電(DC)提供的。在其他實施方案中，使用脈沖DC/AC反應(yīng)性濺鍍。在使用脈沖DC/AC反應(yīng)性濺鍍的一個實施方案中，頻率是介于約20kHz與約400kHz之間，在另一個實施方案中是介于約20kHz與約50kHz之間，在另一個實施方案中是介于約40kHz與約50kHz之間，在另一個實施方案中為約40kHz。以上條件可以彼此任意組合使用以實現(xiàn)高質(zhì)量氧化鎢電致變色層的沉積。

在一個實施方案中，為了使鎢的沉積率歸一化，使用群靶，以便于避免為提高沉積率而產(chǎn)生對異常高的功率(或為達到期望工藝條件而進行其他不當(dāng)調(diào)節(jié))的需要。靶與襯底之間的距離也可能是重要的。在一個實施方案中，靶(陰極或源極)與襯底表面之間的距離是介于約35mm與約150mm之間；在另一個實施方案中是介于約45mm與約130mm之間；并且在另一個實施方案中是介于約70mm與約100mm之間。

應(yīng)理解，雖然根據(jù)靶濺鍍來描述EC層的沉積，但是一些實施方案中可采用其他沉積技術(shù)。例如，可以采用化學(xué)氣相沉積、原子層沉積等等。連同PVD一起，這些技術(shù)每一項都具有如本領(lǐng)域技術(shù)人員所已知的其自身的材料來源形式。

再次參考圖7B，操作724一旦沉積EC層，就沉積IC層。在一個實施方案中，沉積離子導(dǎo)電層包括沉積選自由氧化鎢、氧化鉭、氧化鈮以及硅鋁氧化物組成的組的材料。在另一個實施方案中，沉積離子導(dǎo)電層包括在含氧環(huán)境中濺鍍包括介于約2重量％與20重量％之間的鋁(其余為硅)的靶來產(chǎn)生硅鋁氧化物層。在一個更特定的實施方案中，靶是含介于約5％與約10％之間的鋁的硅，在另一個實施方案中是含介于約7％與約9％之間的鋁的硅。在一個實施方案中，氣體組成含有介于約15％與約70％之間的氧氣，在另一個實施方案中含有介于約20％與約50％之間的氧氣，在另一個實施方案中含有介于約25％與約45％之間的氧氣，在另一個實施方案中含有約35％氧氣。在另一個實施方案中，沉積離子導(dǎo)電層包括沉積離子導(dǎo)電層到介于約10與100nm之間的厚度。在另一個實施方案中，沉積離子導(dǎo)電層包括沉積離子導(dǎo)電層到介于約20與50nm之間的厚度。在一個實施方案中，用于濺鍍IC靶的功率密度是介于約1W/cm²與約20W/cm²之間(基于所施加的功率除以靶表面積而確定)；在另一個實施方案中是介于約5W/cm²與約7W/cm²之間；并且在另一個實施方案中是介于約6W/cm²與約6.5W/cm²之間。在一些實施方案中，經(jīng)遞送來實現(xiàn)濺鍍的功率是由直流電(DC)提供的。在其他實施方案中，使用脈沖DC/AC反應(yīng)性濺鍍。在使用脈沖DC/AC反應(yīng)性濺鍍的一個實施方案中，頻率是介于約20kHz與約400kHz之間，在另一個實施方案中是介于約20kHz與約50kHz之間，在另一個實施方案中是介于約40kHz與約50kHz之間，在另一個實施方案中為約40kHz。沉積站或沉積室中的壓力在一個實施方案中是介于約5毫托與約40毫托之間，在另一個實施方案中是介于在約10毫托與約30毫托之間，在另一個實施方案中為約20毫托。在一個實施方案中，操作724的襯底溫度范圍是介于約20℃與約200℃之間，在一些實施方案中介于約20℃與約150℃之間，并且在其他實施方案中介于約25℃與約100℃之間。以上條件可以彼此任意組合使用以實現(xiàn)高質(zhì)量離子導(dǎo)電層的沉積。

再次參考圖7B，操作726，在沉積IC層之后，沉積CE層。在一個實施方案中，沉積對電極層包括沉積包括如上所述的一種或多種添加劑的鎳鎢氧化物(NiWO)、優(yōu)選非晶形NiWO層。在一個特定實施方案中，沉積對電極層包括在含氧環(huán)境中濺鍍包括含約30％(以重量計)至約70％鎢的鎳的靶以產(chǎn)生鎳鎢氧化物層。在另一個實施方案中，靶是含介于約40％與約60％之間的鎢的鎳，在另一個實施方案中是含介于約45％與約55％之間的鎢的鎳，并且在另一個實施方案中是含約51％鎢的鎳。在一個實施方案中，氣體組成含有介于約30％與約100％之間的氧氣，在另一個實施方案中含有介于約80％與約100％之間的氧氣，在另一個實施方案中含有介于約95％與約100％之間的氧氣，在另一個實施方案中含有約100％氧氣。添加劑在一些情況下可以經(jīng)由濺鍍靶來引入。在這些或其他情況下，添加劑可以通過可能與濺鍍同時或不同時進行的另一種方法，例如通過蒸發(fā)來引入。

在一個實施方案中，用于濺鍍CE靶的功率密度是介于約2W/²與約50W/cm²之間(基于所施加的功率除以靶表面積而確定)；在另一個實施方案中是介于約5W/cm²與約20W/cm²之間；并且在另一個實施方案中是介于約8W/cm²與約10W/cm²之間，在另一個實施方案中為約8W/cm²。在一些實施方案中，經(jīng)遞送來實現(xiàn)濺鍍的功率是由直流電(DC)提供的。在其他實施方案中，使用脈沖DC/AC反應(yīng)性濺鍍。在使用脈沖DC/AC反應(yīng)性濺鍍的一個實施方案中，頻率是介于約20kHz與約400kHz之間，在另一個實施方案中是介于約20kHz與約50kHz之間，在另一個實施方案中是介于約40kHz與約50kHz之間，在另一個實施方案中為約40kHz。沉積站或沉積室中的壓力在一個實施方案中是介于約1與約50毫托之間，在另一個實施方案中是介于約20與約40毫托之間，在另一個實施方案中是介于約25與約35毫托之間，在另一個實施方案中為約30毫托。

在一些情況下，鎳鎢氧化物NiWO陶瓷靶(其可以包括或不包括如上所述的一種或多種添加劑)利用例如氬氣和氧氣濺鍍。在一個實施方案中，NiWO含介于約15％(原子)Ni與約60％Ni之間的Ni；介于約10％W與約40％W之間的W；以及介于約30％O與約75％O之間的O。在另一個實施方案中，NiWO含介于約30％(原子)Ni與約45％Ni之間的Ni；介于約10％W與約25％W之間的W；以及介于約35％O與約50％O之間的O。在一個實施方案中，NiWO含約42％(原子)Ni、約14％W以及約44％O。如所述，NiWO靶還可以包括上文所列的添加劑的一種或多種。在另一個實施方案中，沉積對電極層包括沉積對電極層到介于約150nm與350nm之間的厚度；在另一個實施方案中介于約200nm與約250nm之間的厚度。以上條件可以彼此任意組合使用以實現(xiàn)包括一種或多種添加劑的高質(zhì)量NiWO層的沉積。以上條件還可以彼此任意組合使用以實現(xiàn)具有不同組成的對電極層的沉積，例如對電極層包括基底陽極變色型電致變色材料以及如上所述的一種或多種添加劑。雖然大部分描述專注于基底陽極變色型材料為氧化鎳且添加劑為或包括鎢的實施方案，但是也可以使用其他材料。本文關(guān)于對電極中的鎳的細節(jié)還可以適用于基底陽極變色型材料中所使用的其他金屬。本文關(guān)于對電極中的鎢的細節(jié)也可以適用于如本文所列的其他添加劑單獨或其組合。

在另一個實施方案中，圖7B的操作726包括沉積對電極層，所述對電極層包括至少一種基底陽極變色型電致變色材料，所述材料含有至少一種金屬，所述至少一種金屬選自由以下各項組成的組：鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銠、釕、釩以及銥；或者選自由以下各項組成的組：鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銠以及銥；或者選自由以下各項組成的組：鎳和銥。金屬可以被提供為氧化物。在通過濺鍍沉積CE層的情況下，濺鍍靶可以包括一種或多種金屬(或其氧化物)，所述一種或多種金屬選自由以下各項組成的組：鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銠、釕、釩以及銥；或者選自由以下各項組成的組：鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銠以及銥；或者選自由以下各項組成的組：鎳和銥。在這些或其他情況下，沉積對電極層可以包括沉積一種或多種添加劑/附加材料作為層的一部分。添加劑材料可以選自由以下各項組成的組：銀(Ag)、砷(As)、金(Au)、硼(B)、鎘(Cd)、銫(Cs)、銅(Cu)、銪(Eu)、鎵(Ga)、釓(Gd)、鍺(Ge)、汞(Hg)、鋨(Os)、鉛(Pb)、鈀(Pd)、钷(Pm)、釙(Po)、鉑(Pt)、鐳(Ra)、銣(Rb)、鋱(Tb)、锝(Tc)、釷(Th)以及鉈(Tl)、或來自本文識別的任何子組。例如，在某些情況下，附加材料選自由以下各項組成的組：鍺、釓、鎵以及銅；或者選自由以下各項組成的組：鍺、釓以及鎵；選自由以下各項組成的組：鍺和銅。附加材料可以通過濺鍍來提供，例如，提供包括附加材料的一種或多種，或者附加材料的一種或多種的氧化物的濺鍍靶。

用于形成CE層的濺鍍工藝可以利用一個或多個濺鍍靶。在使用一個濺鍍靶的情況下，它可以包括陽極變色型電致變色材料和添加劑兩者(任一者或兩者以氧化物形式提供在靶上)。濺鍍靶可以包括網(wǎng)格或其他重疊形狀，其中網(wǎng)格的不同部分包括不同的相關(guān)材料。在其他情況下，濺鍍靶可以是相關(guān)材料的合金。在使用兩個濺鍍靶的情況下，每個濺鍍靶可以包括相關(guān)材料的一種(例如，陽極變色型電致變色材料或添加劑，任一者或兩者呈氧化物形式)。濺鍍靶在一些情況下可以發(fā)生重疊。如所述，對電極層典型地是氧化物材料。氧氣可以被提供為濺鍍靶的一部分。在其他情況下，濺鍍靶基本上是純金屬，并且濺鍍在存在用于形成氧化物的氧氣的情況下完成。

在一個實施方案中，為了使CE層的沉積率歸一化，使用群靶，以便于避免為提高沉積率而產(chǎn)生對異常高的功率(或為達到期望工藝條件而進行其他不當(dāng)調(diào)節(jié))的需要。在一個實施方案中，CE靶(陰極或源極)與襯底表面之間的距離是介于約35mm與約150mm之間；在另一個實施方案中是介于約45mm與約130mm之間；并且在另一個實施方案中是介于約70mm與約100mm之間。

應(yīng)理解，雖然圖7B中描畫(并且圖6A中暗示)沉積操作的次序為第一EC層、第二IC層和最后CE層，但是在各個實施方案中可以顛倒這個次序。換句話說，當(dāng)如本文所述，敘述“順序”沉積堆疊層時，其意圖涵蓋以下“反向”順序：第一CE層、第二IC層和第三EC層，以及上述“正向”順序。正向與反向順序都可以用于獲得可靠的高質(zhì)量電致變色裝置。此外，應(yīng)理解，針對沉積此處所述的各種EC、IC和CE材料所敘述的條件不局限于沉積這些材料。在一些情況下，其他材料可以在相同或相似條件下沉積。此外，在一些實施方案中可以采用非濺鍍沉積條件來產(chǎn)生與圖6A-6B和圖7A-7E情形下所描述相同或相似的沉積材料。

由于EC和CE層中的每一個可以安全保留的電荷的量根據(jù)所使用的材料來變化，所以在適當(dāng)時可以控制各層的相對厚度以匹配容量。在一個實施方案中，電致變色層包括氧化鎢，且對電極包括鎳鎢氧化物(與如本文所述的一種或多種添加劑)，且電致變色層與對電極層的厚度比是介于約1.7:1與2.3:1之間或介于約1.9:1與2.1:1之間(其中一個具體實例為約2:1)。這類厚度比還可以在對電極由不同材料制成的情況下使用。

再次參考圖7B，操作720，在沉積CE層之后，EC堆疊完成。應(yīng)注意，在圖7A中，指代“沉積堆疊”的工藝操作720在此上下文中意指EC堆疊加上第二TCO層(當(dāng)使用銦錫氧化物制造第二TCO時有時稱為“ITO”)。一般來說，此描述中的“堆疊”指代EC-IC-CE層；也就是說“EC堆疊”。再次參考圖7B，在一個實施方案中，工藝728表示在堆疊上沉積TCO層。參考圖6A，這將對應(yīng)于在EC堆疊625上的第二TCO層630。一旦工藝728完成，工藝流程720就結(jié)束。典型地(但不一定)，在EC堆疊上沉積頂蓋層。在一些實施方案中，頂蓋層是SiAlO，類似于IC層。在一些實施方案中，頂蓋層通過濺鍍沉積，條件類似于沉積IC層的條件。頂蓋層的厚度典型地為約30nm至100nm。在一個實施方案中，沉積透明導(dǎo)電氧化物層是在使透明導(dǎo)電氧化物具有介于約10與30歐姆/平方之間的薄層電阻的條件下執(zhí)行。在如上所論述的一個實施方案中，第一TCO層和第二TCO層具有匹配的薄層電阻以用于實現(xiàn)電致變色裝置的最佳效率。理想地，第一TCO層的形態(tài)應(yīng)為平滑的，以便沉積堆疊中的層更好地保形。在一個實施方案中，實質(zhì)上均勻的TCO層在上述每個厚度范圍內(nèi)僅變化約±10％。在另一個實施方案中，實質(zhì)上均勻的TCO層在上述每個厚度范圍內(nèi)變化僅約±5％。在另一個實施方案中，實質(zhì)上均勻的TCO層在上述每個厚度范圍內(nèi)變化僅約±2％。

在某些具體實施方案中，使用一些或所有以下條件來沉積第二TCO層630。通過例如利用含氧或不含氧的氬氣濺鍍來濺鍍含有含氧化銦的氧化錫的靶，所述條件可以被采用來形成薄的低缺陷銦錫氧化物層。在一個實施方案中，TCO層的厚度是介于約5nm與約10,000nm之間，在另一個實施方案中是介于約10nm與約1,000nm之間。在另一個實施方案中，這個厚度是介于約10nm與約500nm之間。在一個實施方案中，操作728的襯底溫度是介于約20℃與約300℃之間，在另一個實施方案中是介于約20℃與約250℃之間，并且在另一個實施方案中是介于約80℃與約225℃之間。在一個實施方案中，沉積TCO層包括使用任選含氧氣的惰性氣體濺鍍包括介于約80％(以重量計)至約99％之間的In₂O₃和介于約1％與約20％之間的SnO₂的靶。在一個更特定的實施方案中，靶含介于約85％(以重量計)至約97％之間的In₂O₃和介于約3％與約15％之間的SnO₂。在另一個實施方案中，靶含約90％In₂O₃和約10％SnO₂。在一個實施方案中，氣體組成含有介于約0.1％與約3％之間的氧氣，在另一個實施方案中含有介于約0.5％與約2％之間的氧氣，在另一個實施方案中含有介于約1％與約1.5％之間的氧氣，在另一個實施方案中含有約1.2％氧氣。在一個實施方案中，用于濺鍍TCO靶的功率密度是介于約0.5W/cm²與約10W/cm²之間(基于所施加的功率除以靶表面積而確定)；在另一個實施方案中是介于約0.5W/cm²與約2W/cm²之間；并且在另一個實施方案中是介于約0.5W/cm²與約1W/cm²之間，在另一個實施方案中為約0.7W/cm²。在一些實施方案中，經(jīng)遞送來實現(xiàn)濺鍍的功率是由直流電(DC)提供的。在其他實施方案中，使用脈沖DC/AC反應(yīng)性濺鍍。在使用脈沖DC/AC反應(yīng)性濺鍍的一個實施方案中，頻率是介于約20kHz與約400kHz之間，在另一個實施方案中是介于約50kHz與約100kHz之間，在另一個實施方案中是介于約60kHz與約90kHz之間，在另一個實施方案中為約80kHz。沉積站或沉積室中的壓力在一個實施方案中是介于約1與約10毫托之間，在另一個實施方案中是介于約2與約5毫托之間，在另一個實施方案中是介于約3與約4毫托之間，在另一個實施方案中為約3.5毫托。在一個實施方案中，銦錫氧化物層含介于約20％(原子)In與約40％In之間的In；介于約2.5％Sn與約12.5％Sn之間的Sn；以及介于約50％O與約70％O之間的O；在另一個實施方案中，含介于約25％In與約35％In之間的In；介于約5.5％Sn與約8.5％Sn之間的Sn；以及介于約55％O與約65％O之間的O；并且在另一個實施方案中，含約30％In、約8％Sn；以及約62％O。以上條件可以彼此任意組合使用以實現(xiàn)高質(zhì)量銦錫氧化物層的沉積。

如所提及，EC堆疊是在整合沉積系統(tǒng)中制作的，其中在制作堆疊期間的任何時間，襯底都不會離開整合沉積系統(tǒng)。在一個實施方案中，第二TCO層也使用整合沉積系統(tǒng)來形成，其中在沉積EC堆疊和TCO層期間，襯底不會離開整合沉積系統(tǒng)。在一個實施方案中，所有層都在整合沉積系統(tǒng)中沉積，其中在沉積期間，襯底不會離開整合沉積系統(tǒng)；也就是說，在一個實施方案中，襯底是玻璃片，并且夾在第一TCO層與第二TCO層之間的包括EC層、IC層和CE層的堆疊在所述玻璃上制作，其中在沉積期間，所述玻璃不會離開整合沉積系統(tǒng)。在這個實施方案的另一個實現(xiàn)方式中，襯底是在進入整合沉積系統(tǒng)前沉積有擴散阻擋層的玻璃。在另一個實現(xiàn)方式中，襯底是玻璃，并且擴散阻擋層、夾在第一TCO層與第二TCO層之間的包括EC層、IC層和CE層的堆疊都沉積在所述玻璃上，其中在沉積期間，所述玻璃不會離開整合沉積系統(tǒng)。

雖然不希望受理論束縛，但是相信現(xiàn)有技術(shù)的電致變色裝置因為種種原因而存在高缺陷率的問題，原因之一即為數(shù)量高得難以接受的顆粒會在制作期間整合到IC層中。無法確保EC層、IC層和CE層中的每一個都在受控周圍環(huán)境下在單一整合沉積設(shè)備中沉積。在一種工藝中，IC層通過溶膠凝膠工藝沉積，所述工藝需要遠離其他真空整合工藝執(zhí)行。在這種工藝中，即使EC層和/或CE層在受控周圍環(huán)境中沉積，由此促成高質(zhì)量層，襯底也不得不從受控周圍環(huán)境去除以便沉積IC層。這通常涉及在形成IC層之前使襯底通過裝載鎖定室(從真空或其他受控周圍環(huán)境到達外部環(huán)境)。通過裝載鎖定室典型地會將大量顆粒引到襯底上。在即將沉積IC層前引入這類顆粒會極大地增加將在關(guān)鍵IC層中形成缺陷的可能性。這類缺陷會導(dǎo)致如上所述的亮斑或星座。

如上所提及，當(dāng)EC、CE和/或IC層在襯底上形成時，可以將鋰提供于其中。這可以涉及例如鋰連同給定層的其他材料(例如，鎢和氧氣)一起共濺鍍。在下文所描述的某些實施方案中，鋰通過另一工藝遞送并且使其擴散或以其他方式結(jié)合到EC、CE和/或IC層中。

在一些實施方案中，電致變色堆疊包括與電致變色層而不與其間的離子導(dǎo)電層直接物理接觸的對電極層。電致變色層和/或?qū)﹄姌O層可以包括與這些層中的其他層接觸的富氧部分。富氧部分包括氧濃度高于電致變色層和/或?qū)﹄姌O層的其余部分的電致變色材料或?qū)﹄姌O材料。根據(jù)這種設(shè)計制作的電致變色裝置在于2010年4月30日提交的美國專利號8,300,298中進行進一步論述和描述，所述專利以引用的方式整體并入本文。

直接鋰化電致變色堆疊

在一些實施方案中，如上所提及，嵌入鋰離子可導(dǎo)致電致變色裝置堆疊的光學(xué)狀態(tài)轉(zhuǎn)換。應(yīng)理解，所需的鋰可以通過各種手段引入堆疊中。例如，鋰可以在沉積層材料的同時提供到這些層中的一個或多個中(例如，在形成EC層期間同時沉積鋰和氧化鎢)。然而，在一些情況下，圖7B的工藝可以穿插一個或多個將鋰遞送至EC層、IC層和/或CE層的操作。例如，鋰還可以通過遞送元素鋰而實質(zhì)上不沉積其他材料的一個或多個獨立鋰化步驟來引入。這一個或多個鋰化步驟可以在沉積EC層、IC層和/或CE層之后進行?？商娲?或此外)，一個或多個鋰化步驟可以在執(zhí)行來沉積單層的步驟中間。例如，對電極層可以通過首先沉積有限量的對電極材料，接著直接沉積鋰，接著最終沉積其余的對電極材料來沉積。這類方法可以具有某些優(yōu)點，諸如更好地將鋰與ITO(或?qū)щ妼拥钠渌牧?分開，此舉將改進粘附并防止不良副反應(yīng)。圖7C中呈現(xiàn)了采用獨立鋰化操作的堆疊形成工藝的一個實例。在某些情況下，鋰化操作發(fā)生在給定層的沉積暫時停止以在所述層沉積完成之前引入鋰的過程中。

圖7C描畫用于以類似于圖7A的工藝720的方式將堆疊沉積在襯底上的工藝流程720a。工藝流程720a包括如針對圖7B所描述沉積EC層(操作722)、沉積IC層(操作724)以及沉積CE層(操作726)。然而，工藝流程720a與720的不同之處在于加入鋰化操作723和727。在一個實施方案中，鋰是使用整合沉積系統(tǒng)來物理氣相沉積，其中在順序沉積電致變色層、離子導(dǎo)電層、對電極層以及鋰期間的任何時間，襯底都不會離開整合沉積系統(tǒng)。

在某些實施方案中，鋰是使用高壓鋰陰極來沉積，因為在鋰濺鍍期間發(fā)射的二次電子不多。在一些實施方案中，經(jīng)遞送來實現(xiàn)濺鍍的功率是由直流電(DC)提供的。在其他實施方案中，使用脈沖DC/AC反應(yīng)性濺鍍。在使用脈沖DC/AC反應(yīng)性濺鍍的一個實施方案中，頻率是介于約20kHz與約400kHz之間，在另一個實施方案中是介于約100kHz與約300kHz之間，在另一個實施方案中是介于約200kHz與約250kHz之間，在另一個實施方案中為約220kHz。使用鋰靶。在一個實施方案中，靶含介于約80％(以重量計)與100％之間的Li，在另一個實施方案中含介于約90％與約99％之間的Li，在另一個實施方案中含約99％Li。典型地，由于元素鋰的反應(yīng)性極強，所以鋰化是在惰性環(huán)境(例如，單獨氬氣)中執(zhí)行。用于濺鍍鋰靶的功率密度是介于約1W/cm²與約10W/cm²之間(基于襯底的沉積表面積而確定)；在另一個實施方案中是介于約2W/cm²與約4W/cm²之間；在另一個實施方案中是介于約2.5W/cm²與約3W/cm²之間；在另一個實施方案中為約2.7W/cm²。在一個實施方案中，鋰濺鍍是在約1與約20毫托之間，在另一個實施方案中在約5與約15毫托之間，在另一個實施方案中約10毫托的壓力下進行。以上條件可以彼此任意組合使用以實現(xiàn)高質(zhì)量鋰化工藝的沉積。

在一個實施方案中，如在雙重鋰化工藝720a中所描畫，鋰沉積在EC層和CE層兩者上。在EC層如上所述沉積(操作722)之后，將鋰濺鍍在EC層上；參見操作723。此后，沉積IC層(操作724)，接著沉積CE層(操作726)。接著將鋰沉積在CE層上；參見操作727。在例如EC層為氧化鎢且厚度約為CE層兩倍的一個實施方案中，加入堆疊的鋰的總量在EC層與CE層之間按約1:3至2:3的比率分配；也就是說，EC層是利用加入堆疊的總鋰的1/3濺鍍，而CE層利用總鋰的約2/3濺鍍。在一個特定實施方案中，加入堆疊的鋰在EC層與CE層之間按約1:2的比率分配。

在所描畫的雙重鋰化方法中，EC層和CE層兩者均被鋰化。不希望受理論束縛，相信通過將鋰遞送至EC層和CE層兩者，性能和產(chǎn)率得到提高。應(yīng)避免在初始平衡期間由于鋰離子插入空乏層(如所制作)中(在IC層一側(cè)上的單一鋰化)所致的相對較大的體積變化。據(jù)報道在最初缺乏鋰的電致變色活性氧化鎢中高達6％的這些體積變化會引起堆疊層破裂和剝離。因此，通過利用如本文所述的雙重鋰化工藝制作堆疊可以實現(xiàn)改進，從而使電致變色層中體積的變化小于6％。在某些實施方案中，體積變化至多約4％。

在如上所解釋的雙重鋰化方法的一個實施方案中，EC層利用足以滿足EC材料不可逆結(jié)合鋰(以例如抵消“盲電荷”)的要求的鋰處理?？赡嫜h(huán)所需的鋰加入CE層(其也可以具有盲電荷)中。在某些實施方案中，抵消盲電荷所需的鋰可以通過監(jiān)測鋰加入時EC層的光學(xué)密度來滴定，因為EC層直到加入足夠的鋰完全抵消盲電荷才會實質(zhì)上改變顏色。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)了解，由于金屬鋰自燃，即與水分和氧氣具有高度反應(yīng)性，所以在真空、惰性氛圍或兩者下執(zhí)行鋰可能暴露于氧氣或水分的本文描述的鋰化方法。本發(fā)明的設(shè)備和方法的受控周圍環(huán)境使鋰沉積具有靈活性，尤其是在存在多個鋰化步驟的情況下。例如，在滴定工藝中和/或堆疊成層中的多個步驟當(dāng)中執(zhí)行鋰化時，可以保護鋰避免暴露于氧氣或水分。

在某些實施方案中，鋰化以足以防止游離鋰在EC層表面上形成相當(dāng)大厚度的速率執(zhí)行。在一個實施方案中，在鋰化EC層期間，鋰靶的間隔足以為鋰擴散到EC層中提供時間。任選地，襯底(以及因此EC層)加熱至介于約100℃與約150℃之間溫度，以增進鋰擴散到EC層中。加熱可以單獨進行或與靶間隔分開和襯底移過靶組合進行。在一些情況下，襯底在濺鍍的鋰靶前面來回移動，以便于減慢鋰向襯底的遞送并且防止游離金屬鋰累積在堆疊表面上。

在一些情況下，鋰化工藝利用隔離方案在適當(dāng)位置上執(zhí)行。在一個實例中，隔離方案利用處于整合沉積系統(tǒng)內(nèi)的隔離閥來執(zhí)行。例如，一旦襯底移入鋰化站，就關(guān)閉隔離閥以將襯底與其他站臺隔斷并且例如，利用氬氣沖洗或排氣以準備用于鋰化。在另一個實施方案中，通過以下方式實現(xiàn)隔離：操縱受控周圍環(huán)境，例如通過整合沉積系統(tǒng)的鋰化站中的壓差在受控周圍環(huán)境中產(chǎn)生流體動力，以使得鋰沉積足以與整合沉積系統(tǒng)中的其他工藝隔離。在另一個實施方案中，使用上述條件的組合。例如，閥可以部分閉合(或鋰化站可以被配置成使得襯底入口和/或出口減到最小)并且一個或多個流體動力用于進一步將鋰化工藝與相鄰工藝隔離。再次參考圖7C，在如操作722-727中所描述的雙重鋰化工藝之后，如上所述沉積(第二)TCO層(操作728)。

圖7D描畫用于將堆疊沉積于襯底上的另一工藝流程720b。所述工藝類似于圖7A的工藝流程700。工藝流程720b包括如針對圖7B所描述沉積EC層(操作722)、沉積IC層(操作724)以及沉積CE層(操作726)。然而，工藝流程720b與720的不同之處在于存在介入鋰化操作727。在堆疊沉積工藝的這個實施方案中，所有需要的鋰都通過以下方式來加入：在堆疊制作期間和/或之后將鋰遞送至CE層并且使鋰通過擴散穿過IC層而嵌入EC層中。如所提及，這可能和雙重鋰化工藝720a一樣不能避免與在IC層一側(cè)上裝載裝置所需的所有鋰相關(guān)聯(lián)的較大體積變化，但是它具有少一個鋰遞送步驟的優(yōu)點。

在某些實施方案中，鋰化可以通過涉及持續(xù)式自鍍覆的特定方法來進行。于2014年4月24日提交的且名稱為“SUSTAINED SELF-SPUTTERING OF LITHIUM FOR LITHIUM PHYSICAL VAPOR DEPOSITION”的P.C.T.專利申請?zhí)朠CT/US14/35358中進一步描述了這類方法，所述專利申請以引用的方式整體并入本文。

多步驟熱化學(xué)調(diào)節(jié)

再次參考圖7A，一旦沉積堆疊，就讓裝置經(jīng)受多步驟熱化學(xué)調(diào)節(jié)(MTC)工藝(參見方框730)。典型地，只有在電致變色堆疊的所有層都已形成之后才執(zhí)行MTC工藝。圖7E中更詳細地描畫MTC工藝730的一些實施方案。應(yīng)注意，MTC工藝可以完全在外部進行，即在用于沉積堆疊的整合沉積系統(tǒng)外進行，或者至少部分原位進行，即在沉積系統(tǒng)內(nèi)，而例如不會破壞真空或以其他方式將襯底移到用于制作堆疊的受控周圍環(huán)境外的情況下進行。在某些實施方案中，MTC工藝的初始部分原位執(zhí)行，并且工藝的隨后部分在外部執(zhí)行。在某些實施方案中，MTC的部分在沉積某些層之前，例如在沉積第二TCO層之前執(zhí)行。

參考圖7E且根據(jù)某些實施方案，裝置首先在非反應(yīng)性條件下(例如，在惰性氣體下)熱處理。參見方框732。在一個特定實施方案中，裝置在約200℃與約350℃之間的溫度下加熱，持續(xù)約5分鐘與約30分鐘之間的時間。在某些實施方案中，操作732在低壓或真空下進行。不希望受理論束縛，相信惰性氣體加熱可將任何過量的鋰從EC層移至CE層，從而將鋰裝入CE層(如在一些情況下通過這個工藝期間CE層的透明度增加所指示)。接著，使裝置經(jīng)受反應(yīng)性條件下的熱處理。參見方框734。在一些實施方案中，這涉及在氧化氛圍(例如，在約10-50毫托下的氧氣和惰性氣體)中使裝置退火。在特定實施方案中，退火在高于非反應(yīng)性熱加工步驟(732)的壓力下進行。在一個特定實施方案中，裝置在約200℃與約350℃之間的溫度下加熱，持續(xù)約3分鐘與約20分鐘之間的時間。雖然不希望受理論束縛，但是相信氧化退火工藝通過形成囊封個別NiWO粒子的含Li₂WO₄的基質(zhì)(其為很好的鋰離子導(dǎo)體)可改進基于NiWO的對電極(其可以包括如上所述的一種或多種添加劑)的導(dǎo)電性。嵌入高離子導(dǎo)電性基質(zhì)中的NiWO有助于快速的光學(xué)轉(zhuǎn)變。

任選地，在氧化退火之后，在空氣中(在外部)加熱裝置。在一個實施方案中，裝置在約150℃與約500℃之間的溫度下加熱，持續(xù)約1分鐘與約60分鐘之間時間，在另一個實施方案中在約200℃與約400℃之間的溫度下加熱，持續(xù)約5分鐘與約30分鐘之間的時間，這是工藝736。應(yīng)理解，MTC工藝可以包括兩個、三個或更多個單獨的和不同的操作。此處描述的三個操作僅僅出于例示工藝的目的而提供。此外，此處呈現(xiàn)的工藝條件適于建筑玻璃，但認識到加熱裝置的時間取決于裝置的尺寸，所述工藝條件可能必需升級到其他應(yīng)用。在MTC工藝完成之后，將裝置準備用于后續(xù)加工。

如上所提及，可能需要附加層來改進光學(xué)性能(例如，抗反射性)、耐久性(歸因于物理操縱)、密閉性等等。加入這些層的一個或多個意圖包括在上述實施方案的附加實施方案內(nèi)。

用于完成裝置的制作工藝

再次參考圖7A，執(zhí)行第二激光劃線(方框740)。激光劃線740在堆疊外緣附近穿過襯底長度執(zhí)行，即在襯底兩側(cè)上垂直于第一激光劃線而進行。圖6B示出由激光劃線740形成的溝槽626的位置。這個劃線還從頭到尾進行穿過第一TCO(和擴散阻擋層，如果存在)到達襯底，以便于進一步隔離第一TCO層的隔離部分(其中將連接第一匯流條)并且隔離邊緣處(例如，遮罩附近)的堆疊涂層，從而使因堆疊層沉積塌邊而導(dǎo)致的短路減到最少。在一個實施方案中，溝槽的深度是介于25μm與75μm之間，并且寬度是介于約100μm與300μm之間。在另一個實施方案中，溝槽的深度是介于約35μm與55μm之間，并且寬度是介于約150μm與250μm之間。在另一個實施方案中，溝槽的深度為約50μm并且寬度為約150μm。

接著，第三激光劃線745沿堆疊周邊在與第一激光劃線相對的且平行于第一激光劃線的襯底邊緣附近執(zhí)行。這個第三激光劃線僅深到足以隔離第二TCO層和EC堆疊，而非穿過第一TCO層。參考圖6A，激光劃線745形成溝槽635，所述溝槽635將EC堆疊和第二TCO的均勻保形的部分與最外邊緣部分隔離，所述最外邊緣部分可能遭遇塌邊(例如，如圖6A所描畫，區(qū)域650附近的由切割溝槽635隔離的層625和630的部分)并且因此引起將附接第二匯流條處附近的區(qū)域650中第一TCO層與第二TCO層之間的短路。溝槽635還將第二TCO的塌邊區(qū)域與第二匯流條隔離。圖6B中也描畫了溝槽635。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)了解，激光劃線2和3雖然在不同深度劃線，但是可以在單一工藝中進行，其中在圍繞如所描述的襯底的三個側(cè)面的連續(xù)路徑期間變化激光切割深度。首先是在足以切穿第一TCO(以及任選地擴散阻擋層)的深度沿垂直于第一激光劃線的第一側(cè)，接著是在僅足以穿到EC堆疊底部的深度沿與第一激光劃線相對且平行的一側(cè)，再接著是在第一深度沿垂直于第一激光劃線的第三側(cè)。

再次參考圖7A中的工藝700，在第三激光劃線之后，附接匯流條，這是工藝750。參考圖6A，附接匯流條1，640和匯流條2，645。匯流條1常常例如通過超聲波焊接壓過第二TCO和EC堆疊以與第二TCO層接觸。這種連接方法需要激光劃線工藝，用以隔離接觸匯流條1的第一TCO的區(qū)域。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)了解，連接匯流條1(或者更換更常規(guī)的匯流條)與第二TCO層的其他手段是可能的，例如絲網(wǎng)和光刻圖案化方法。在一個實施方案中，通過導(dǎo)電墨水的絲網(wǎng)印制(或者使用另一種圖案化方法)，接著熱固化或者燒結(jié)墨水來建立與裝置的透明導(dǎo)電層的電連通。當(dāng)使用這類方法時，避免隔離第一TCO層的一部分。通過使用工藝流程700，在玻璃襯底上形成電致變色裝置，其中第一匯流條與第二TCO層630電連通，并且第二匯流條與第一TCO層615電接觸。以此方式，第一TCO層和第二TCO層充當(dāng)EC堆疊的電極。

再次參考圖7A，在連接匯流條之后，將裝置整合到IGU中，這是工藝755。IGU通過將密封墊或密封件(例如，由PVB(聚乙烯醇縮丁醛)、PIB或其他合適的彈性體制成)放置在襯底周邊來形成。典型地(但不一定)，在組裝期間，干燥劑包括在IGU框架或間隔條內(nèi)以吸收任何水分。在一個實施方案中，密封件包圍匯流條，并且匯流條的電導(dǎo)線延伸穿過密封件。在密封件處在適當(dāng)位置上之后，將第二片玻璃放置在密封件上，并且利用惰性氣體典型地為氬氣填充由襯底、第二片玻璃和密封件產(chǎn)生的體積。一旦IGU完成，工藝700就結(jié)束。完成的IGU可以安裝在例如窗格、框架或幕墻中并且連接到電源和控制器以操作電致變色窗。

除了關(guān)于以上方法描述的工藝步驟之外，一個或多個邊緣消除步驟可以加入工藝流程中。邊緣消除是用于將電致變色裝置整合到例如窗中的制造工藝的一部分，其中塌邊部分(如針對圖6A所描述)在將裝置整合到窗中之前去除。在使用無遮蔽玻璃的情況下，在整合到IGU中之前去除另外延伸至IGU框架下面(對于長期可靠性來說不利)的涂層。這個邊緣消除工藝意圖包括在以上方法內(nèi)，作為上文所列實施方案的替代性實施方案。

整合沉積系統(tǒng)

如上所解釋，整合沉積系統(tǒng)可以被采用來在例如建筑玻璃上制作電致變色裝置。如上所述，電致變色裝置用于制造IGU，IGU進而又用于制造電致變色窗。術(shù)語“整合沉積系統(tǒng)”意指用于在光學(xué)透明和半透明的襯底上制作電致變色裝置的設(shè)備。所述設(shè)備具有多個站臺，每個站臺致力于特定的單元操作，諸如沉積電致變色裝置的特定部件(或部件一部分)，以及這個裝置或其部分的清洗、蝕刻和溫度控制。充分整合多個站臺，以使得在上面制作電致變色裝置的襯底可以從一個站臺傳遞到下一個站臺，而不會暴露于外部環(huán)境。本發(fā)明的整合沉積系統(tǒng)在工藝站所處的系統(tǒng)內(nèi)部具有的受控周圍環(huán)境下操作。充分整合的系統(tǒng)可更好地控制沉積的層之間的界面質(zhì)量。界面質(zhì)量尤其指代層間粘附的質(zhì)量和界面區(qū)域中不含污染物。術(shù)語“受控周圍環(huán)境”意指與外部環(huán)境(諸如開放的大氣環(huán)境或凈化室)分開的密封環(huán)境。在受控周圍環(huán)境中，獨立于外部環(huán)境中的條件，控制壓力與氣體組成中的至少一個。一般來說(但不一定)，受控周圍環(huán)境具有低于大氣壓力的壓力；例如，至少部分真空。受控周圍環(huán)境中的條件在加工操作期間可以保持恒定，或可以隨時間變化。例如，電致變色裝置的一層可以在真空下在受控周圍環(huán)境中沉積，并且在沉積操作結(jié)束時，環(huán)境可以利用凈化或試劑氣體回填且壓力增加到例如大氣壓力以在另一站臺加工，接著重新建立真空以用于下一次操作等等。

在一個實施方案中，系統(tǒng)包括多個沉積站，所述沉積站串聯(lián)排列并且互相連接，且可操作來使襯底從一個站臺傳遞到下一個站臺，而不會將襯底暴露于外部環(huán)境。所述多個沉積站包括(i)含有用于沉積電致變色層的靶的第一沉積站；(ii)含有用于沉積離子導(dǎo)電層的靶的第二沉積站；以及(iii)含有用于沉積對電極層的靶的第三沉積站。所述系統(tǒng)還包括含有程序指令的控制器，所述控制臺用于使襯底以在襯底上順序沉積以下各項的方式通過多個站臺：(i)電致變色層，(ii)離子導(dǎo)電層，以及(iii)對電極層，從而形成離子導(dǎo)電層將電致變色層與對電極層分開的堆疊。在一個實施方案中，多個沉積站可操作來將襯底從一個站臺傳遞到下一個站臺而不會破壞真空。在另一個實施方案中，多個沉積站被配置來在建筑玻璃襯底上沉積電致變色層、離子導(dǎo)電層和對電極層。在另一個實施方案中，整合沉積系統(tǒng)包括可操作來在多個沉積站中時以垂直取向固持建筑玻璃襯底的襯底固持器和輸送機構(gòu)。在另一個實施方案中，整合沉積系統(tǒng)包括用于使襯底在外部環(huán)境與整合沉積系統(tǒng)之間穿過的一個或多個裝載鎖定室。在另一個實施方案中，多個沉積站包括至少兩個站臺，所述至少兩個站臺用于沉積選自由電致變色層、離子導(dǎo)電層和對電極層組成的組的層。于2014年6月9日提交的且名稱為“GLASS PALLET FOR SPUTTERING SYSTEMS”的P.C.T.專利申請?zhí)朠CT/US14/41569中論述了有關(guān)沉積系統(tǒng)和用于在沉積期間支撐襯底的機構(gòu)的另外的細節(jié)，所述專利申請以引用的方式整體并入本文。

在一些實施方案中，整合沉積系統(tǒng)包括一個或多個各自包括含鋰靶的鋰沉積站。在一個實施方案中，整合沉積系統(tǒng)含有兩個或更多個鋰沉積站。在一個實施方案中，整合沉積系統(tǒng)具有一個或多個用于在操作期間將單個工藝站彼此隔離的隔離閥。在一個實施方案中，一個或多個鋰沉積站具有隔離閥。在本文檔中，術(shù)語“隔離閥”意指用于將整合沉積系統(tǒng)中一個臺上執(zhí)行的沉積或其他工藝與其他站臺上的工藝隔離的裝置。在一個實例中，隔離閥是整合沉積系統(tǒng)內(nèi)在鋰沉積時接合的物理(實心)隔離閥。實際的物理實心閥可以接合來將鋰沉積與整合沉積系統(tǒng)中的其他工藝或站臺完全或部分隔離(或遮擋)。在另一個實施方案中，隔離閥可以是氣刀或氣罩，例如，分壓氬氣或其他惰性氣體通過鋰沉積站與其他站臺之間的區(qū)域以阻擋離子流到達其他站臺。在另一個實例中，隔離閥可以是鋰沉積站與其他工藝站之間的抽空區(qū)域，以使得進入抽空區(qū)域的來自其他站臺的鋰離子移到例如廢液而非污染相鄰的工藝。這例如通過以下方式來實現(xiàn)：整合沉積系統(tǒng)的鋰化站中的壓差在受控周圍環(huán)境中產(chǎn)生流體動力，以使得鋰沉積足以與整合沉積系統(tǒng)中的其他工藝隔離。再次，隔離閥不局限于鋰沉積站。

圖8A以示意性方式描畫根據(jù)某些實施方案的整合沉積系統(tǒng)800。在這個實例中，系統(tǒng)800包括用于將襯底引入到系統(tǒng)中的入口裝載鎖定室802，以及用于從系統(tǒng)去除襯底的出口裝載鎖定室804。裝載鎖定室允許襯底引入系統(tǒng)中并從系統(tǒng)中移走，而不擾亂系統(tǒng)的受控周圍環(huán)境。整合沉積系統(tǒng)800具有含多個沉積站的模塊806；EC層沉積站、IC層沉積站和CE層沉積站。廣義上來說，本發(fā)明的整合沉積系統(tǒng)不需要具有裝載鎖定室，例如模塊806可以獨自充當(dāng)整合沉積系統(tǒng)。例如，襯底可以裝載到模塊806中，建立受控周圍環(huán)境，接著襯底穿過系統(tǒng)內(nèi)的各個站臺來加工。整合沉積系統(tǒng)內(nèi)的單個站臺可以含有加熱器、冷卻器、各種濺鍍靶以及移動它們的構(gòu)件、RF和/或DC電源和功率遞送機構(gòu)、蝕刻工具(例如，等離子體蝕刻)、氣體源、真空源、輝光放電源、工藝參數(shù)監(jiān)測器和傳感器、機器人技術(shù)、電源等等。

圖8B以透視圖和包括內(nèi)部的剖視圖的更多細節(jié)描畫整合沉積系統(tǒng)800的區(qū)段(或簡化型式)。在這個實例中，系統(tǒng)800是模塊化的，其中入口裝載鎖定室802和出口裝載鎖定室804連接至沉積模塊806。存在用于裝載例如建筑玻璃襯底825的入口端口810(裝載鎖定室804具有對應(yīng)的出口端口)。襯底825由托板820支撐，所述托架820沿軌道815行進。在這個實例中，托板820由軌道815通過懸掛來支撐，但是托板820也可以支撐在位于設(shè)備800底部附近的軌道頂上或者例如位于設(shè)備800的頂部與底部之間的中間位置處的軌道頂上。托板820可以向前和/或向后平移(如由雙頭箭頭所指示)穿過系統(tǒng)800。例如，在鋰沉積期間，襯底可以在鋰靶830的前側(cè)前后移動，來回多次以便于實現(xiàn)所需鋰化。托板820和襯底825處在基本上垂直的取向上。實質(zhì)上垂直取向并無限制性，但是它可以有助于防止缺陷，因為可能例如由濺鍍原子凝聚所產(chǎn)生的微粒物質(zhì)往往會屈服于重力，因此不會沉積在襯底825上。此外，由于建筑玻璃襯底往往較大，所以當(dāng)襯底橫穿過整合沉積系統(tǒng)的站臺時，所述襯底的垂直取向能夠?qū)崿F(xiàn)較薄玻璃襯底涂布，因為不太用擔(dān)憂在較厚熱玻璃下發(fā)生的下垂問題。

靶830(在這種情況下為圓柱形靶)定向成基本上平行于發(fā)生沉積的襯底表面并且位于所述襯底表面前側(cè)(為方便起見，此處未描畫其他濺鍍手段)。襯底825在沉積期間可以平移經(jīng)過靶830和/或靶830可以在襯底825的前側(cè)移動。靶830的移動路徑并不限于沿襯底825的路徑平移。靶830可以沿軸線在其整個長度上旋轉(zhuǎn)、沿襯底的路徑平移(向前和/或向后)、沿垂直于襯底的路徑的路徑平移、在平行于襯底825的平面中沿圓形路徑移動等。靶830不需要是圓柱形的，它可以是平面的或用于沉積具有所需性質(zhì)的所需層所需的任何形狀。另外，每個沉積站中可能存在超過一個靶和/或靶可以在站臺之間移動，這取決于所需工藝。

整合沉積系統(tǒng)800還具有各種真空泵、進氣口、壓力傳感器以及建立和維持系統(tǒng)內(nèi)的受控周圍環(huán)境的類似物。這些部件并未示出，而是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)了解的。系統(tǒng)800例如通過圖8B中以LCD和鍵盤835表示的計算機系統(tǒng)或其他控制器來控制。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)了解本發(fā)明的實施方案可以采用涉及存儲于一個或多個計算機系統(tǒng)或通過它們傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的各種工藝。本發(fā)明的實施方案還涉及用于執(zhí)行這些操作的設(shè)備、這類計算機和微控制器。這些設(shè)備和工藝可以被采用來沉積本發(fā)明的方法和設(shè)計來實現(xiàn)這些方法的設(shè)備的電致變色材料。出于需要的目的，可以特別構(gòu)造本發(fā)明的控制設(shè)備，或者所述控制設(shè)備可以是通過存儲在計算機中的計算機程序和/或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)選擇性地激活或重配置的通用計算機。本文呈現(xiàn)的工藝并不固有地涉及任何特定計算機或其他設(shè)備。具體而言，各種通用機器可以與根據(jù)本文中的教義書寫的程序一起使用，或可能更宜構(gòu)造更專門的設(shè)備來進行和/或控制所需方法和工藝。

如所提及，本發(fā)明的整合沉積系統(tǒng)的各個站臺可以是模塊化的，但是一旦連接，就會形成連續(xù)系統(tǒng)，其中建立和維持受控周圍環(huán)境以便于在系統(tǒng)內(nèi)的各個站臺處理襯底。圖8C描畫整合沉積系統(tǒng)800a，其類似于系統(tǒng)800，但是在這個實例中，每個站臺是模塊化的，確切地說是EC層站806a、IC層站806b和CE層站806c。模塊化形式并不是必需的，但是其是便利的，因為視需要而定，整合沉積系統(tǒng)可以根據(jù)顧客需要和新興的工藝發(fā)展來組裝。例如，圖8D描畫整合沉積系統(tǒng)800b，所述整合沉積系統(tǒng)800b具有兩個鋰沉積站807a和807b。系統(tǒng)800b例如經(jīng)裝備以執(zhí)行如上所述的本發(fā)明的方法，諸如結(jié)合圖7C所描述的雙重鋰化方法。系統(tǒng)800b還可以用于例如在加工襯底期間僅僅利用鋰站807b執(zhí)行單一鋰化方法，例如結(jié)合圖7D描述的方法。但是在模塊化格式下，例如，如果單一鋰化是所需工藝，那么鋰化站中的一個就是多余的，并且可以使用如圖8E中所描畫的系統(tǒng)800c。系統(tǒng)800c僅具有一個鋰沉積站807。

系統(tǒng)800b和800c也具有用于在EC堆疊上沉積TCO層的TCO層站808。取決于工藝要求，額外的站臺可以加入整合沉積系統(tǒng)中，例如用于清洗工藝、激光劃線、頂蓋層、MTC等的站臺。

雖然為了便于理解已經(jīng)以一些細節(jié)描述了前述發(fā)明，但是所描述的實施方案應(yīng)被視為是說明性的而非限制性的。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將了解，可以在隨附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)實施某些改變和修改。