CN115136069A - 改变着色状态下的电致变色叠堆的颜色的方法 - Google Patents

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克洛艾·布阿尔
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Abstract

通过单独或组合使用多种技术，可以改变着色状态下的电致变色叠堆的颜色以实现期望的色靶。第一方法通常涉及通过降低溅射温度以实现电致变色(EC)层中的WOx微结构变化，从而改变WOx EC层的着色效率。第二方法通常涉及利用掺杂剂(例如，Mo、Nb或V)来提高WOx的所述着色状态的中性(着色效率变化)。第三方法通常涉及定制WOx层的厚度以调整着色叠堆的颜色。

Description

改变着色状态下的电致变色叠堆的颜色的方法
技术领域
本公开涉及电致变色器件，并且更具体地涉及改变处于着色状态下的电致变色叠堆的颜色的多种方法。
背景技术
电致变色器件有助于阻挡可见光的透射并防止建筑物的房间或车辆的乘客舱变得太热。电致变色玻璃的颜色在暗态下通常为蓝色。对于某些应用，电致变色叠堆在暗态下具有比蓝色更中性的颜色是有利的或在其他方面是期望的(例如，出于美学目的)。此外，暗态下的典型蓝色可能因使颜色对空间内的人员而言失真而对空间内的采光产生负面影响，这代表了更中性的颜色的另一个潜在优势。电致变色叠堆的颜色不容易改变，因为它与材料的基本特性有关。需要进一步改进窗户设计。
附图说明
图1为描绘根据一些实施例的使用形成电致变色(EC)层的多种方法形成在暗态下具有更中性的颜色的电致变色叠堆的工艺的图解。
图2描绘了根据一些实施例的与形成EC层的第一种方法有关的实验数据，该方法通常涉及在形成电致变色叠堆的WOx EC层期间改变基底温度。
图3描绘了三幅扫描电镜(SEM)图像，该图像示出了根据一些实施例的在溅射电致变色叠堆的WOx EC层期间与三种不同的基底温度相关的三种不同的WOx微结构。
图4至8描绘了根据一些实施例的与形成EC层的第二种方法有关的实验数据，该方法通常涉及利用混合M:W靶材(其中M＝Nb、Mo或V)将掺杂剂引入电致变色叠堆的溅射沉积EC层。
图9和10描绘了根据一些实施例的与形成电致变色叠堆的EC层的第三种方法相关的实验数据，该方法通常涉及通过减少多个溅射靶材来调整溅射沉积WOx EC层的厚度。
本领域的技术人员应当认识到，为简单和清楚起见，图中示出的各元件并不一定按比例绘制。例如，图中一些元件的尺寸可相对于其他元件进行放大，以帮助增进对本发明实施例的理解。
具体实施方式
本公开描述了生产在着色状态下具有更中性颜色(例如，多点灰色和少点蓝色)的电致变色叠堆的多种方法。其基本原理是将EC层(WOx)的着色效率改变为更靠近CE层。本发明包括用于实现灰色的三种不同方法。第一种方法通常涉及调整基底温度以改变溅射沉积WOx EC层的微结构。第二种方法通常涉及利用混合金属M:W靶材将掺杂剂引入溅射沉积WOxEC层中。第三种方法通常涉及通过减少多个溅射靶材来调整溅射沉积WOx EC层的厚度。
如本文所用，电致变色叠堆的电极的着色效率是指当电极的电荷变化1mC/cm2时获得的ITO/电极叠堆的光吸收的变化。着色效率定义为波长的函数，本文描述的着色效率对应于可见范围内的加权平均值，其计算方法类似于国际照明委员会(CIE)1931标准中的相对亮度Y。
提供结合附图的以下描述以帮助理解本文所公开的教导内容。以下论述将集中于本教导内容的具体实施方式和实施例。提供该重点是为了帮助描述教导内容，并且不应该被解释为是对本教导内容的范围或适用性的限制。
如本文所用，术语“由...构成”、“包括”、“包含”、“具有”、“有”或其任何其他变型旨在涵盖非排他性的包含之意。例如，包含特征列表的工艺、方法、物件或装置不一定仅限于相应的特征，而是可包括没有明确列出或这类工艺、方法、物件或装置所固有的其他特征。另外，除非另有明确说明，否则“或”是指包括性的“或”而非排他性的“或”。例如，以下任何一项均可满足条件A或B：A为真(或存在的)而B为假(或不存在的)、A为假(或不存在的)而B为真(或存在的)，以及A和B两者都为真(或存在的)。
采用“一个”或“一种”来描述本文所述的元件和部件。这样做仅是为了方便并且给出本发明范围的一般性意义。除非很明显地另指他意，否则该描述应被理解为包括一个或至少一个，并且单数也包括复数，或反之亦然。
使用字词“约”、“大约”或“基本上”旨在表示参数的值接近于指定的值或位置。然而，微小差异可能使值或位置无法完全符合规定。因此，最多至百分之十(10％)的值的差异是与所述的理想目标的合理差异。
除非另有定义，否则本文使用的所有技术术语和科技术语都与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同。材料、方法和实例仅是说明性的而非限制性的。关于本文未述的方面，关于特定材料和加工行为的许多详细信息是常规的，并且能在玻璃、气相沉积和电致变色领域内的教科书及其他来源中找到。
如图中所示以及下文所述的实施例有助于理解用于实现本文所述的概念的特定应用。实施例为示例性的，并非旨在限制所附权利要求的范围。
图1描绘了根据一些实施例的使用形成电致变色(EC)层的多种方法形成在暗态下具有更中性颜色的电致变色叠堆的工艺。图1左侧是描绘形成电致变色叠堆的工艺阶段的流程图，以及图1右侧是描绘在形成电致变色叠堆的工艺的每个阶段期间形成的不同层的简化剖视图的框图。
在102，该工艺包括提供用于电致变色叠堆的基底。基底在图1右侧的框图中标识为附图标记200。基底200可包括玻璃基底、蓝宝石基底、氮氧化铝(AlON)基底、尖晶石基底或透明聚合物。在一个特定实施例中，基底200可包括超薄玻璃，该超薄玻璃为厚度在50微米至300微米范围内的矿物玻璃。透明聚合物可包括聚丙烯酸酯、聚酯、聚碳酸酯、聚硅氧烷、聚醚、聚乙烯化合物、另一类适合的透明聚合物或它们的混合物。在另一个实施例中，基底200可以是包括构成前述透明基底的材料的层的层压体。在另一个实施例中，层压体可包括反射紫外线辐射的日光控制层或低辐射率材料。基底200可以是柔性的，也可以不是柔性的。
在一个实施例中，基底200可以是玻璃基底，其可以是包含SiO2和一种或多种其他氧化物的矿物玻璃。此类其他氧化物可以包括Al2O3、碱金属的氧化物、碱土金属的氧化物，诸如B2O3、ZrO2、P2O5、ZnO、SnO2、SO3、As2O2或Sb2O3。基底200可包含着色剂，诸如铁、钒、钛、铬、锰、钴、镍、铜、铈、钕、镨或铒的氧化物，或金属胶体，诸如铜、银或金，或元素或离子形式的材料，诸如硒或硫。
在基底200为玻璃基底的实施例中，玻璃基底为至少50wt％SiO2。在一个实施例中，SiO2含量在50wt％至85wt％范围内。Al2O3可有助于耐刮擦性，例如，当主表面沿着形成的层压体的暴露表面时。当存在时，Al2O3含量可以在1wt％至20wt％范围内。B2O3可用于降低玻璃的粘度及其热膨胀系数。B2O3含量可以不大于20wt％，并且在特定实施例中，小于15wt％。碱土金属包括镁、钙、锶和钡。碱土金属的氧化物可用于降低玻璃的粘度并促进熔合，而不会严重影响膨胀系数。与其他一些氧化物相比，钙和镁对玻璃密度的影响相对较小。碱金属氧化物的总含量可以不大于25wt％、20wt％或15wt％。碱金属氧化物可以降低玻璃基底的粘度及其失透倾向。碱金属氧化物的总含量可为至多8wt％、5wt％或1wt％。在一些应用中，希望玻璃基底是透明的，因此着色剂的含量低。在一个具体的实施例中，铁含量小于200ppm。
玻璃基底可包括热强化玻璃、回火玻璃、部分热强化或回火玻璃或退火玻璃。如本领域所知，术语“热强化玻璃”和“回火玻璃”是经过热处理以引起表面压缩并以其他方式强化玻璃的两种类型的玻璃。热处理玻璃分为全回火玻璃或热强化玻璃。在一个实施例中，玻璃基底是回火玻璃并且具有约69Mpa或更大的表面压缩和约67Mpa或更大的边缘压缩。在另一个实施例中，透明基底经热强化并且具有在24Mpa至69Mpa范围内的表面压缩和在38Mpa和67Mpa之间的边缘压缩。“退火玻璃”是指未经热处理和随后的快速冷却传递内部应变而生产的玻璃。因此，退火玻璃仅不包括热强化玻璃或回火玻璃。可对玻璃基底进行激光切割。
在104，该工艺包括在基底上方形成透明导电层。透明导电层(“TC层(1)”)在图1右侧的框图中标识为附图标记202。如图1右侧所示，透明导电层202覆盖在基底200上。透明导电层202可以包括掺杂的金属氧化物。掺杂的金属氧化物可以包括氧化锌或氧化锡，其中任一种可掺杂有第3族元素，诸如Al、Ga或In等。氧化铟锡(ITO)和氧化铝锌(AZO)是可以使用的示例性非限制性材料。在另一个实施例中，透明导电层202可以是聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩(例如，聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PDOT))、另一适合的导电有机聚合物或其任何组合。如果需要或期望，有机化合物可以磺化。
在106，该工艺包括形成覆盖透明导电层的EC层(具有第一着色效率)。EC层在图1右侧的框图中标识为附图标记204。在一些实施例中，EC层可以根据一个或多个工艺参数在基底上方形成，以实现包括该EC层的最终EC叠堆在暗态下的色靶。形成EC层可以包括使用沉积材料执行沉积工艺以形成EC层。根据一些实施例，可以形成EC层所依据的工艺参数可以指定沉积材料的组成以实现色靶，或者可以指定一个或多个沉积工艺参数以实现色靶。
如本文进一步所述，EC层204可以根据以下方法形成：第一种方法(在图1中标识为附图标记106')、第二种方法(在图1中标识为附图标记106”)、第三种方法(在图1中标识为附图标记106”')，或它们的多种组合。如图1所示，第一种方法通常涉及调整基底温度以改变溅射沉积WOx EC层的微结构。第二种方法通常涉及利用混合金属M:W靶材(其中M＝Mo、Nb或V)将一种掺杂剂(或多种掺杂剂)引入溅射沉积WOx EC层中。第三种方法通常涉及通过减少多个溅射靶材来调整溅射沉积WOx EC层的厚度。在一些实施例中，EC层204的形成可以包括各个方法的选定元素的组合。作为说明性的非限制性示例，当利用混合金属M:W靶材(如在第二种方法中)来形成EC层204时调整基底温度(如在第一种方法中)可导致包含此类EC层的电致变色叠堆中不同的性能特性。应当理解，基底温度、掺杂剂浓度和层厚度的不同组合可各自导致形成影响电致变色叠堆中的整体性能特性的EC层。
图1示出了，在一些实施例中，该工艺可包括在108处形成覆盖EC层的锂层(在本文中也称为“Li1层”)。(任选的)Li1层在图1右侧的框图中标识为附图标记206。在一些实施例中，Li1层可以是溅射沉积的金属锂层。沉积在EC层上的锂的量可以变化，并且在一些实施例中，可对其予以调整以在特定电致变色叠堆设计中实现期望的性能特性。
在110，该工艺包括形成覆盖EC层的离子导电(IC)层(包含任选的覆盖Li1层)。IC层在图1右侧的框图中标识为附图标记208。图1示出了，在一些实施例中，该工艺可包括在112处形成覆盖IC层的锂层(在本文中也称为“Li1层”)。(任选的)Li1层在图1右侧的框图中标识为附图标记210。在一些实施例中，Li1层可以是溅射沉积的金属锂层。沉积在IC层上的锂的量可以变化，并且在一些实施例中，可对其予以调整以在特定电致变色叠堆设计中实现期望的性能特性。
在114，该工艺包括形成覆盖IC层(包含任选的覆盖Li1层)的对电极(CE)层(具有第二着色效率)。CE层在图1右侧的框图中标识为附图标记212。如本文进一步所述，在一些实施例中，可以调整EC层和CE层的相对厚度以在特定电致变色叠堆设计中实现期望的性能特性。
图1示出了，在一些实施例中，该工艺可包括在115处形成覆盖CE层的锂层(在本文中也称为“Li2层”)。(任选的)Li2层在图1右侧的框图中标识为附图标记213。在一些实施例中，Li2层可以是溅射沉积的金属锂层。沉积在CE层上的锂的量可以变化，并且在一些实施例中，可对其予以调整以在特定电致变色叠堆设计中实现期望的性能特性。
在116，该工艺包括形成覆盖CE层的第二透明导电层。透明导电层(“TC层(2)”)在图1右侧的框图中标识为附图标记214。与覆盖基底200的透明导电层202一样，覆盖CE层212(包含任选的Li2层)的透明导电层214可以包含掺杂的金属氧化物。掺杂的金属氧化物可以包括氧化锌或氧化锡，其中任一种可掺杂有第3族元素，诸如Al、Ga或In等，其中ITO和AZO是可以使用的示例性非限制性材料。在另一个实施例中，透明导电层214可以是聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩(例如，PDOT)、另一适合的导电有机聚合物或其任何组合。如果需要或期望，有机化合物可以磺化。
EC层204可具有可变的可见光和近红外辐射(例如，具有在700nm到2500nm范围内波长的电磁辐射)透射率，取决于偏置条件。例如，在不存在电场的情况下，电致变色器件处于高透射(“脱色”)状态，而在存在电场的情况下，可移动离子，诸如Li+、Na+或H+，可以从CE层212穿过IC层208迁移到EC层204并且减少穿过电致变色器件的可见光和近红外辐射透射。低透射状态也可以称为着色或有色状态。
CE层212可以提供可移动离子的主要来源。此外，当电致变色器件处于其高透射状态时，CE层212对可见光保持基本透明。CE层212可以包括过渡金属元素的氧化物。在实例实施例中，CE层212可以包括镍的氧化物。镍可以处于其二价状态(Ni2+)、其三价状态(Ni3+)或它们的组合。CE层212可以包括过渡金属元素的氧化物，诸如铱、铑、钌、钨、锰、钴等。CE层212还可以提供可穿过IC层208的可移动离子。可移动离子可以在CE层212形成时并入其中。在成品器件中，CE层212可以由以下化学式表示：
AxNi2+ (1-y)Ni3+ yMzOa,
其中：
A是产生可移动离子的元素，例如Li、Na或H；
M是金属；以及
0<x≤10、0≤y≤1、0≤z≤10和(0.5x+1+0.5y+z)≤a≤(0.5x+1+0.5y+3.5z)。
在特定的非限制性实施例中，A是Li，M是W，并且在成品器件中，CE层可以由以下化学式表示：
LixNi2+ (1-y)Ni3+ yWzO(1+0.5x+0.5y+3z),
其中1.5≤x≤3、0.4≤y≤0.95和0.15≤z≤1。
IC层208包括固体电解质，当跨越电解质层的电场从高透射状态变为低透射状态时，该固体电解质允许离子迁移通过IC层208，或反之亦然。在一个实施例中，IC层208可以是陶瓷电解质。在另一个实施例中，IC层208可以包含硅酸盐基或硼酸盐基材料。IC层208可以包括硅酸盐、硅酸铝、硼酸铝、硼酸盐、硅酸锆、铌酸盐、硼硅酸盐、磷硅酸盐、氮化物、氟化铝或其他适合的陶瓷材料。可以使用其他适合的离子导电材料，诸如五氧化二钽或基于镧系元素-过渡金属氧化物的石榴石或钙钛矿材料。在另一个实施例中，所形成的IC层208可包含可移动离子。因此，可以使用前述任一者的掺锂或含锂化合物。或者，可以执行单独的锂化操作，例如溅射锂。IC层208可以包括具有交替或不同材料的多个层，该材料包括至少一对相邻层之间的反应产物。在另一个实施例中，选定IC层208的折射率和厚度以具有可接受的可见光透射率，同时保持非常低的电流。在另一个实施例中，IC层208具有低或没有显著的电子电导率(例如，低泄漏电流)。
因此，图1示出了根据本公开的三种方法实现在暗态下更中性颜色的工艺。下图提供了关于图1中描绘的形成EC层的三种一般方法中的每一种的更多细节。关于通常涉及调节基底温度以改变溅射沉积的WO x EC层的微结构的第一种方法(在图1中标识为附图标记106')的其他细节，在本文关于图2和图3中描绘的实施例部分作了进一步说明和描述。关于通常涉及利用混合金属M:W靶材将掺杂剂引入溅射沉积的WOx EC层中的第二种方法(在图1中标识为附图标记106”)的其他细节，在本文关于图4至图8中描绘的实施例部分作了进一步说明和描述。关于通常涉及通过减少多个溅射靶材来调整溅射沉积WOx EC层的厚度的第三种方法(在图1中标识为附图标记106”')的其他细节，在本文关于图9和图10中描绘的实施例部分作了进一步说明和描述。
在下面的图中，图2和图4至9示出了ITO(约400nm)和WOx(约400nm)叠堆(在本文中也称为“半叠堆”)的特性。图3和10示出了全叠堆的特性，其中全叠堆是如图1中定义的ITO/WOx+Li/IC/CE+Li/ITO叠堆。对于半叠堆，30mC/cm2的电荷意味着30mC/cm2的可移动锂被插入电极中。
总的来说，着灰色的全叠堆是通过结合两种效果获得的。首先，那些叠堆中的锂化Woxx层的蓝色相比图4至图8中的Y轴所示的“参考叠堆”中的蓝色要浅。其次，每个锂离子对WOx的着色效率低于在“参考叠堆”中。当一个锂离子从CE移动到WOx时，CE呈“黄色”，WOx呈“蓝色”。如果WOx具有比CE更高的着色效率，则WOx的颜色占优势，并且全叠堆最终呈蓝色。如果WOx和CE具有相似的着色效率，则全叠堆最终呈灰色。在常规的“参考叠堆”中，NiWOx CE的着色效率为0.02mC/cm2。使WOx层的平均着色效率更接近该值使得叠堆多点灰色。
参考图2，该图表描绘了根据一些实施例的与根据多种方法形成的EC层相关的选定实验数据，形成该层是为实现色靶，例如在暗态下更中性的颜色。
如本文进一步所述，WOx EC层的“冷”沉积(例如，在室温下)导致无定形的WOx微结构和灰色。此外，“暖”沉积(例如，在中温下)导致部分结晶的结构。与在更高温度下沉积的WOx相比，与在这种降低的温度下沉积相关的一个优点是，制造成本可能会降低。本文所公开的实施方式可导致：(1)具有至少部分无定形的WOx和灰色的电致变色叠堆/器件；以及(2)具有冷沉积的WOx和灰色的电致变色叠堆/器件。
参考图2，该图表描绘了与通过指定一个或多个沉积工艺参数来实现色靶的第一种方法相关的实验数据，该方法通常涉及在形成电致变色叠堆的WOx EC层期间改变基底温度。该图表描绘了针对三种不同实验温度的着色效率(Y轴)与电荷(X轴)的关系。在该图中，正方形表示与第一基底温度(室温)相关的数据，三角形表示与第二基底温度(150℃)相关的数据，并且菱形表示与第三基底温度(280℃)相关的数据。第三基底温度对应于标准(图2中的“Std”)基底温度，从而提供参考数据来说明溅射沉积在较低温度基底上的WOx EC层对着色效率的影响。
根据降低温度溅射WOx EC层的第一种方法，可以指定与基底温度相关的沉积工艺参数。例如，基底温度范围可以低于200℃(与溅射温度高于200℃，诸如约240℃或约280℃的“标准”工艺相比)。发明人观察到，涉及溅射到被加热到高于200℃的温度的基底(本文也称为“高温基底”或“热基底”)上的常规沉积工艺导致形成“完全结晶的”WOx微结构。发明人还观察到，涉及在显著降低的温度下溅射到基底(本文也称为“室温基底”或“冷基底”)的工艺导致形成“完全无定形的”WOx微结构。发明人已发现，在溅射过程中将基底加热到适度温度(本文也称为“适度温度基底”或“暖基底”)可导致WOx微结构发生变化。
发明人已发现，通过在溅射过程中在阈值温度范围内微调基底温度，WOx微结构可以从“完全无定形的”WOx微结构变为“在无定形基体中部分结晶”的WOx微结构。发明人已发现，对WOx微结构的这种改变可导致在暗态下颜色发生变化。例如，与在暗态下与“完全结晶”WOx微结构相关的颜色相比，在暗态下的颜色可看起来更中性且蓝色更少。阈值温度范围可对应于100℃至200℃的温度范围，诸如150℃至200℃范围、155℃至195℃范围或160℃至190℃。除了在暗态下颜色发生变化之外，在某些情况下，降低的基底温度可以提供额外的优势，诸如可能降低基底加热成本和/或可能简化工艺设备的设计。
为说明这一点，图3描绘了三幅扫描电镜(SEM)图像，该图像示出了在溅射期间，与三种不同的基底温度相关的三种不同的WOx微结构。图3中的最上图示出了与高于高温阈值的基底温度相关的“完全结晶的”WOx微结构的实例，并且图3中最下面的图像示出了与低于低温阈值的基底温度相关的“完全无定形的”WOx微结构的实例。图3中的中间图像示出了与低于高温阈值且高于低温阈值的基底温度相关的发生改变的WOx微结构的实例。
在第一种方法中，形成具有更中性颜色的电致变色叠堆的工艺可以包括沉积透明导电层，然后在微调温度下溅射EC层，然后(任选地)将锂溅射到EC层以形成Li1层，然后形成上覆的IC层(如图1的实例所示)。随后，形成EC叠堆的附加层的工艺可包括(任选地)对IC层进行锂化以形成Li1层，然后在IC层上方形成CE层，然后(任选地)将Li溅射到CE层以形成Li2层，然后形成第二透明导电层(如图1的实例所示)。在一些情况下，与具有标准高温溅射的完全结晶WOx EC层的类似EC叠堆相比，具有这种降低温度溅射的WOx EC层的EC叠堆的工作电压可以更高。
因此，第一种方法涉及在溅射过程中改变基底温度以改变WOx EC层的微结构并调节着色效率曲线，这导致EC叠堆在暗态下的最终颜色变化(即，变为期望的色靶)。图2描绘了与涉及较高温度溅射以形成WOx EC层的标准工艺相比，对于降低溅射温度的两个实例，这种降低温度溅射对相关着色效率曲线的影响。应当理解，图2中所示的实例温度仅为了进行示意性的说明，并且可以使用替代的基底温度，通过改变溅射沉积的WOx EC层的微结构来“调整”相关EC叠堆的着色效率。用于沉积WOx EC层的设备可以包括基底加热器，该基底加热器可调节以控制基底的温度(参见例如图1中所示包括第一TC层202的基底200)，在其上沉积WOx EC层(例如，使用W溅射靶材)。因此，在图2所示“室温”实例中，这样的基底加热器可以不对基底施加热量，代表“冷”溅射温度。或者，在“暖”溅射温度的情况下，与标准“高”溅射温度相比，可以调节基底加热器以减少对基底的加热。出于说明基底温度对着色效率的影响的目的，图2描绘了与降低温度“暖”基底(例如，约150℃)的一个实例相关的着色效率曲线，以与与高温“热”基底(例如，约280℃)的一个实例相关的着色效率曲线进行比较。
图3顶部描绘的SEM图像(标识为“基底温度(3)”)对应于在如图2中的实例标准温度“热”基底(例如，约280℃)形成的WOx层。图3顶部描绘的SEM图像示出了与高于高温阈值的基底温度相关的“完全结晶的”WOx微结构的实例。图3底部描绘的SEM图像(标识为“基底温度(1)”)对应于在如图2中的实例降低温度“暖”基底(例如，约150℃)形成的WOx层。图3底部描绘的SEM图像示出了与第一适度温度“暖”基底温度相关的“完全无定形的”WOx微结构的实例。因此，由于在该实例中WOx微结构保持无定形，第一适度温度“暖”基底温度低于部分结晶的低温阈值。图3中间描绘的SEM图像(标识为“基底温度(2)”)对应于在约160℃至约190℃范围内的适度“暖”温度下形成的WOx层。图3中间描绘的SEM图像示出了WOx微结构从“完全无定形的”WOx微结构变化为“在无定形基体中部分结晶”WOx微结构的实例。
在一些情况下，形成电致变色叠堆的工艺，该工艺包括在溅射WOx EC层期间降低基底温度，可导致电致变色叠堆的透射效率下降。为说明这一点，形成包括在标准“热”温度下溅射WOx EC层的电致变色叠堆的工艺可导致电致变色叠堆具有1％或更低的透射效率。在没有其他工艺改变的情况下，在降低的基底温度下形成WOx EC层可将透射效率降低到约7％到8％。作为说明性的非限制性示例，为了补偿与降低温度溅射WOx EC层相关的这种透射效率的降低并实现1％或更低的透射效率，对形成电致变色叠堆的标准工艺的改变可以包括：沉积更厚的WOx EC层、增厚CE层(参见例如图1的CE层212)、调整溅射的锂的量(参见例如图1的Li1层206和/或Li2层210)、调整叠堆中的可移动Li，或它们的组合，以及其他替代方案。为说明这一点，形成图1右侧描绘的电致变色叠堆的标准工艺可以包括形成具有在约400nm至约550nm范围内的厚度的EC层204。在一个说明性的非限制性实施例中，对于利用降低的基底温度的工艺，EC层204可为约520nm(或略微较小)，并且CE层212(例如，NiWOx)的厚度可为约360nm(比标准WOx EC层热基底溅射工艺的CE层212的厚度厚约40％)。作为另一个实例，对于标准热基底WOx EC层溅射工艺，图1右侧描绘的电致变色叠堆中可移动Li的量可为约30mC。在一个说明性的非限制性实施例中，对于利用降低的基底温度的工艺，叠堆中的可移动Li的量可从标准30mC增加到约35mC。作为另一个说明性的非限制性实例，与标准热基底WOx EC层溅射工艺相比，图1右侧描绘的电致变色叠堆中溅射的Li的量(例如，在Li1层206、210和/或Li2层213中)可增加大约20％至30％。
因此， 图2和图3根据一些实施例，示出了本公开的第一种方法。图2说明了在WOxEC层的溅射期间降低的基底温度对着色效率的影响的实例。图3描绘了SEM图像的实例，以说明在溅射期间，与三种不同的基底温度相关的三种不同的WOx微结构。发明人已发现，通过在WOx EC层的溅射期间微调基底温度，可以改变WOx微结构，这导致在暗态下的颜色改变(例如，多点灰色和少点蓝色)。
如上所述，可以根据一个或多个工艺参数在基底上方形成EC层，该工艺参数可以指定沉积材料的组成以实现色靶(例如，中性或灰色)。图4至图8示出了与本公开的第二种方法相关的实验数据，该方法通常涉及利用混合M:W靶材来形成掺杂的EC层。发明人收集了在多种温度下使用多种混合M:W靶材形成的EC层的实验数据。在标准沉积温度下，发明人已发现：Mo掺杂增加了电荷容量和最大对比度，但不会显著中和暗态；Nb掺杂会略微降低电荷容量并有效中和暗态；以及V掺杂强烈中和了暗态，但显著降低了对比度。在降低的沉积温度下，发明人已发现：Mo掺杂降低了对比度并强烈中和了暗态；Nb掺杂降低了电荷容量和对比度(尽管仍被认为令人满意)并略微中和了暗态(与在相同温度下沉积的WOx相比)。尽管不受理论的束缚，但发明人相信，在Nb掺杂和低温沉积的情况下，WOx的无定形化似乎是造成暗态中和的原因。在Mo和V掺杂的情况下，发明人认为将掺杂剂插入到WOx晶格内导致光学间隙的变化。
图4至图8是描绘关于本公开的第二种方法的附加细节的图(在图1中标识为附图标记106”)，该方法通常涉及利用混合金属M:W靶材将掺杂剂引入溅射沉积的WOx EC层中。图4至图6是描绘与使用与第一生产线相关的第一涂层机，使用多种定制型制造的混合M:W靶材来形成“掺杂”EC层相关的实验数据的图。图7和图8是描绘与使用与第二生产线相关的第二涂层机，使用多种共烧结M:W靶材来形成“掺杂”EC层相关的实验数据的图。
参考图4，该图表描绘了针对在240℃的溅射温度下使用多种靶材形成的EC层，在30mC/cm2下的b*T(Y轴)和对比度(X轴)的值。在图4中，该图表描绘了b*T和对比度测量值，其中溅射的EC层由以下材料形成：混合Mo:W靶材(具有10wt％Mo掺杂剂浓度)；第一混合Nb:W靶材(具有5wt％Nb掺杂剂浓度)；第二混合Nb:W靶材(具有10wt％Nb掺杂剂浓度)；以及一个标准的未掺杂W靶材(出于与混合的M:W靶材进行比较的目的)。
出于参考目的，对在240℃的溅射温度下由标准未掺杂W靶材形成的EC层的评估在30mC/cm2下得到以下值(如图4所示)：b*T＝-37.7；对比度＝6.6(TLmax\TL，其中TLmax＝74.5和TL＝11.3)。溅射标准量的Li(相当于约1μg/cm2)以形成覆盖EC层的Li1层。
作为第一比较例，对在240℃的溅射温度下由第一混合Nb:W靶材(5wt％Nb)形成的EC层的评估在30mC/cm2下得到以下值(如图4所示)：b*T＝-29.3；对比度＝6.4(TLmax\TL，其中TLmax＝79.8和TL＝12.5)。溅射大量的Li(相当于约1μg/cm2)以形成覆盖EC层的Li1层。
作为第二比较例，对在240℃的溅射温度下由第二混合Nb:W靶材(10wt％Nb)形成的EC层的评估在30mC/cm2下得到以下值(如图4所示)：b*T＝-26.6；对比度＝10.4(TLmax\TL，其中TLmax＝78和TL＝10.3)。溅射大量的Li(相当于约1μg/cm2)以形成覆盖EC层的Li1层。
作为第三比较例，对在240℃的溅射温度下由混合Mo:W靶材(10wt％Mo)形成的EC层的评估在30mC/cm2下得到以下值(如图4所示)：b*T＝-33.2；对比度＝9.0(TLmax\TL，其中TLmax＝72.1和TL＝8)。溅射大量的Li(相当于约1μg/cm2)以形成覆盖EC层的Li1层。
虽然未在图4中示出，还研究了针对由混合Mo:W靶材形成的EC层的溅射的Li的替代量，包括：没有溅射的Li；Li的溅射量相当于约0.2μg/cm2；Li的溅射量相当于约1.6μg/cm2。
在没有溅射的Li的情况下，对在240℃的溅射温度下由混合Mo:W靶材(10wt％Mo)形成的EC层的评估在30mC/cm2下得到以下值：b*T＝-32.7；对比度＝10.1(TLmax\TL，其中TLmax＝79.8和TL＝7.9)。
在Li的溅射量相当于约0.2μg/cm2的情况下，对在240℃的溅射温度下由混合Mo:W靶材(10wt％Mo)形成的EC层的评估在30mC/cm2下得到以下值：b*T＝-36.3；对比度＝8.2(TLmax\TL，其中TLmax＝80.7和TL＝9.8)。
在Li的溅射量相当于约1.6μg/cm2的情况下，对在240℃的溅射温度下由混合Mo:W靶材(10wt％Mo)形成的EC层的评估在30mC/cm2下得到以下值：b*T＝-33.1；对比度＝8.5(TLmax\TL，其中TLmax＝82和TL＝9.7)。
参考图5，该图表描绘了针对在150℃的降低溅射温度下使用多种靶材形成的EC层，在30mC/cm2下的b*T(Y轴)和对比度(X轴)的值。在图5中，该图表描绘了针对由以下材料形成的EC层的b*T和对比度测量值：第一混合Mo:W靶材(具有5wt％Mo掺杂剂浓度)；第二混合Mo:W靶材(具有10wt％Mo掺杂剂浓度)；第一混合Nb:W靶材(具有5wt％Nb掺杂剂浓度)；第二混合Nb:W靶材(具有10wt％Nb掺杂剂浓度)；以及一个标准的未掺杂W靶材(出于与混合的M:W靶材进行比较的目的)。
出于参考目的，对在150℃的降低溅射温度下由标准未掺杂W靶材形成的EC层的评估在30mC/cm2下得到以下值(如图5所示)：b*T＝<-14.2；对比度＝8.8(TLmax\TL，其中TLmax＝67和TL＝7.6)。溅射大量的Li(相当于约1μg/cm2)以形成覆盖EC层的Li1层。
作为第一比较例，对在150℃的降低溅射温度下由第一混合Nb:W靶材(5wt％Nb)形成的EC层的评估在30mC/cm2下得到以下值(如图5所示)：b*T＝-19.2；对比度＝8.7(TLmax\TL，其中TLmax＝77.2和TL＝8.9)。溅射大量的Li(相当于约1μg/cm2)以形成覆盖EC层的Li1层。
虽然未在图5中示出，还针对第一混合Nb:W靶材(5wt％Nb)，评估了相当于约1.6μg/cm2的Li的溅射量。评估在30mC/cm2下得到以下值：b*T＝-24.2；对比度＝9.1(TLmax\TL，其中TLmax＝80.1和TL＝8.8)。
作为第二比较例，对在150℃的降低溅射温度下由第二混合Nb:W靶材(10wt％Nb)形成的EC层的评估在30mC/cm2下得到以下值(如图5所示)：b*T＝-13.5；对比度＝8.0(TLmax\TL，其中TLmax＝78.9和TL＝9.9)。溅射大量的Li(相当于约1μg/cm2)以形成覆盖EC层的Li1层。
虽然未在图5中示出，还针对第二混合Nb:W靶材(10wt％Nb)，评估了相当于约1.6μg/cm2的Li的溅射量。评估在30mC/cm2下得到以下值：b*T＝-20；对比度＝8.7(TLmax\TL，其中TLmax＝78.3和TL＝9)。
作为第三比较例，对在150℃的降低溅射温度下由第一混合Mo:W靶材(5wt％Mo)形成的EC层的评估在30mC/cm2下得到以下值(如图5所示)：b*T＝-17.5；对比度＝5.6(TLmax\TL，其中TLmax＝74和TL＝13.1)。溅射大量的Li(相当于约1μg/cm2)以形成覆盖EC层的Li1层。
虽然未在图5中示出，还针对第一混合Mo:W靶材(5wt％Mo)，评估了相当于约1.6μg/cm2的Li的溅射量。评估在30mC/cm2下得到以下值：b*T＝-17.6；对比度＝6.0(TLmax\TL，其中TLmax＝74.1和TL＝12.3)。
作为第四比较例，对在150℃的降低溅射温度下由第二混合Mo:W靶材(10wt％Mo)形成的EC层的评估在30mC/cm2下得到以下值(如图5所示)：b*T＝-6；对比度＝3.9(TLmax\TL，其中TLmax＝69.1和TL＝17.5)。溅射大量的Li(相当于约1μg/cm2)以形成覆盖EC层的Li1层。
参考图6，该图表描绘了针对在室温下使用多种靶材沉积的EC层，在30mC/cm2下的b*T(Y轴)和对比度(X轴)的值。在图6中，该图表描绘了b*T和对比度测量值，其中溅射的EC层由以下材料形成：第一混合Nb:W靶材(具有5wt％Nb掺杂剂浓度)；第二混合Nb:W靶材(具有10wt％Nb掺杂剂浓度)；以及一个标准的未掺杂W靶材(出于与混合的M:W靶材进行比较的目的)。
出于参考目的，对在室温下由标准未掺杂W靶材形成的EC层的评估在30mC/cm2下得到以下值(如图6所示)：b*T＝<-5.9；对比度＝7.2(TLmax\TL，其中TLmax＝61.5和TL＝8.6)。溅射大量的Li(相当于约1μg/cm2)以形成覆盖EC层的Li1层。
作为第一比较例，对在室温下由第一混合Nb:W靶材(5wt％Nb)形成的EC层的评估在30mC/cm2下得到以下值(如图6所示)：b*T＝-8.9；对比度＝6.6(TLmax\TL，其中TLmax＝77.2和TL＝11.7)。溅射大量的Li(相当于约1μg/cm2)以形成覆盖EC层的Li1层。
作为第二比较例，对在室温下由第二混合Nb:W靶材(10wt％Nb)形成的EC层的评估在30mC/cm2下得到以下值(如图6所示)：b*T＝-11.1；对比度＝7.5(TLmax\TL，其中TLmax＝77.9和TL＝10.4)。溅射大量的Li(相当于约1μg/cm2)以形成覆盖EC层的Li1层。
虽然未在图6中示出，还针对第二混合Nb:W靶材(10wt％Nb)，评估了相当于约1.6μg/cm2的Li的溅射量。评估在30mC/cm2下得到以下值：b*T＝-12.9；对比度＝6.3(TLmax\TL，其中TLmax＝77和TL＝12.2)。
参考图7，该图表描绘了针对在240℃的溅射温度下使用多种靶材形成的EC层，在30mC/cm2下的b*T(Y轴)和对比度(X轴)的值(在与图4-6中所示实例使用的生产线不同的生产线上)。在图7中，该图表描绘了b*T和对比度测量值，其中溅射的EC层由以下材料形成：共烧结Nb:W靶材(具有10wt％Nb掺杂剂浓度)；共烧结V:W靶材(具有10wt％V掺杂剂浓度)；以及一个标准的未掺杂W靶材(出于与混合的M:W靶材进行比较的目的)。
出于参考目的，对在240℃的溅射温度下由标准未掺杂W靶材形成的EC层的评估在30mC/cm2下得到以下值(如图7所示)：b*T＝-37；对比度＝6.6(TLmax\TL，其中TLmax＝85.3和TL＝13)。溅射大量的Li(相当于200mm/min)以形成覆盖EC层的Li1层。
作为第一比较例，对在240℃的溅射温度下由混合Nb:W靶材(10wt％Nb)形成的EC层的评估在30mC/cm2下得到以下值(如图7所示)：b*T＝-37.1；对比度＝8.0(TLmax\TL，其中TLmax＝78.8和TL＝9.8)。溅射大量的Li(相当于264mm/min)以形成覆盖EC层的Li1层。
虽然未在图7中示出，还针对由混合Nb:W靶材形成的EC层，研究了不溅射Li。在没有溅射的Li的情况下，对在240℃的溅射温度下由混合Nb:W靶材(10wt％Nb)形成的EC层的评估在30mC/cm2下得到以下值：b*T＝-38；对比度＝11.8(TLmax\TL，其中TLmax＝>72和TL＝6.1)。
作为第二比较例，对在240℃的溅射温度下由混合V:W靶材(10wt％V)形成的EC层的评估在30mC/cm2下得到以下值(如图7所示)：b*T＝-19.2；对比度＝3.5(TLmax\TL，其中TLmax＝73.7和TL＝20.8)。溅射大量的Li(相当于200mm/min)以形成覆盖EC层的Li1层。
参考图8，该图表描绘了针对在室温下使用多种靶材沉积的EC层，在30mC/cm2下的b*T(Y轴)和对比度(X轴)的值。在图8中，该图表描绘了由以下材料形成的EC层的b*T和对比度测量值：共烧结Nb:W靶材(具有10wt％Nb掺杂剂浓度)；共烧结V:W靶材(具有10wt％V掺杂剂浓度)；以及一个标准的未掺杂W靶材(出于与混合的M:W靶材进行比较的目的)。
出于参考目的，对包含在室温下由标准未掺杂W靶材形成的EC层的电致变色叠堆的评估在30mC/cm2下得到以下值(如图8所示)：b*T＝-3.7；对比度＝3.6(TLmax\TL，其中TLmax＝61.5和TL＝19.5)。在这种情况下，没有溅射Li。
作为第一比较例，对在室温下由混合Nb:W靶材(10wt％Nb)形成的EC层的评估在30mC/cm2下得到以下值(如图8所示)：b*T＝-5.7；对比度＝4.1(TLmax\TL，其中TLmax＝80.8和TL＝19.5)。在这种情况下，没有溅射Li。
虽然未在图8中示出，还研究了针对由混合Nb:W靶材形成的EC层的溅射的Li的替代量，包括：Li的溅射量相当于90mm/min；以及Li的溅射量相当于61mm/min。
在Li的溅射量相当于90mm/min的情况下，对在室温下由混合Nb:W靶材(10wt％Nb)形成的EC层的评估在30mC/cm2下得到以下值：b*T＝-3；对比度＝3.9(TLmax\TL，其中TLmax＝85.1和TL＝22.1)。
在Li的溅射量相当于61mm/min的情况下，对在室温下由混合Nb:W靶材(10wt％Nb)形成的EC层的评估在30mC/cm2下得到以下值：b*T＝-0.8；对比度＝3.6(TLmax\TL，其中TLmax＝82.6和TL＝23.2)。
作为第二比较例，对在室温下由混合V:W靶材(10wt％V)形成的EC层的评估在30mC/cm2下得到以下值(如图8所示)：b*T＝6.9；对比度＝2.1(TLmax\TL，其中TLmax＝73.2和TL＝34.4)。在这种情况下，没有溅射Li。
因此，图4至图8示出了根据一些实施例，为本公开的第二种方法收集的实验数据。发明人研究了用于溅射掺杂的EC层(其中M＝Mo、Nb或V)的多种掺杂M:W靶材。图4至图6描绘了使用与第一生产线相关的第一涂层机，在不同的溅射温度下针对多种定制型制造的混合M:W靶材收集的实验数据。图7和图8描绘了使用与第二生产线相关的第二涂层机，在不同的溅射温度下针对多种共烧结M:W靶材收集的实验数据。发明人已发现，与由未掺杂的W靶材形成的标准WOx EC层相比，混合M:W靶材中的选定掺杂剂浓度与选定的溅射温度相结合，导致在暗态下的颜色发生变化(更中性且蓝色更少)。具体地，对于混合Mo:W靶材，混合Mo:W靶材中Mo的掺杂剂浓度可以在约2至20wt％的范围内，例如在5至10wt％的范围内。对于混合Nb:W靶材，混合Nb:W靶材中Nb的掺杂剂浓度可以在约2至20wt％的范围内，例如在5至10wt％的范围内。对于混合V:W靶材，混合V:W靶材中V的掺杂剂浓度可以在约2至20wt％的范围内，例如在5至10wt％的范围内。
如上所述，可以根据一个或多个工艺参数在基底上方形成EC层，该工艺参数可以指定沉积工艺参数，以使包含EC层的最终EC叠堆在暗态下实现色靶(例如，中性或灰色)。图9和图10是描绘与本公开的第三种方法相关的实验数据的图，该方法通常涉及调整溅射沉积的WOx EC层的厚度。第三种方法在本文中也称为“薄WOx方法”并且可以包括以多种方式改变标准EC层沉积工艺(其产生“标准”WOx EC层厚度)以减小溅射沉积的WOx EC层的厚度。
对于第三种方法，形成电致变色器件的工艺可以包括：提供基底；提供与多个WOx沉积站相关的多个钨(W)靶材；以及在基底上方形成EC层。形成EC层包括在WOx沉积站中的一个或多个处选择性地改变工艺参数的标准集，其中改变的工艺参数导致相对于工艺参数的标准集的减小的WOx厚度。在一些实施例中，选择减小的WOx厚度和CE层厚度，使得在具有25mC/cm2可移动锂的情况下，沉积以形成EC层的WOx的平均着色效率低于CE层的平均着色效率。
在图9和图10中，图表描绘了与“半厚度”EC层相关的实验数据。应当理解，“半厚度”方法代表减小EC层204的厚度的一个说明性的非限制性实例。本文考虑到了其他减小的厚度，其中对叠堆的其他层的相应改变是根据叠堆的EC层204的减小厚度的特定值确定的。
为说明这一点，标准生产工艺可以包括穿过多个WOx沉积站的基底(例如，玻璃基底，例如图1右侧所示的基底200)。在一些实施例中，减小溅射沉积的WOx EC层的厚度可涉及阻止在WOx沉积站中的一个或多个处进行溅射。在替代实施例中，减小溅射沉积的WOx EC层的厚度可涉及降低WOx沉积站中的一个或多个处的功率以降低WOx沉积速率。作为说明性的非限制性示例，标准生产工艺可以包括使基底穿过四个WOx沉积站以形成具有“标准”厚度的溅射沉积的WOx EC层。在一些实施例中，可以改变此类生产工艺以阻止在四个WOx沉积站中的一个、两个或三个处溅射，以形成与标准厚度相比具有减小的厚度的溅射沉积的WOxEC层。在替代实施例中，可以改变此类生产工艺以降低四个WOx沉积站中的一个或多个处的功率，以降低WOx沉积速率，从而形成与标准厚度相比具有减小的厚度的溅射沉积的WOx EC层。
发明人观察到，通过第三种方法，薄WOx EC层的着色效率会随着Li含量的增加而降低。为说明这一点，重新参见图1右侧，Li+可移动离子从Li1层206迁移到EC层204(具有减小的WOx厚度)中，可使得EC层204的WOx着色不多。因此，本发明的第三种方法不仅可以包括减小溅射沉积的EC层204的厚度，还可以包括减少溅射到EC层204上以形成Li1层206的Li的量。本公开的第三种方法还可以涉及改变EC层204的厚度与CE层212的厚度的比率。发明人已发现，有意改变EC层204与CE层212的厚度的比率使得能够在WOx中固定电荷量的情况下改变平均着色效率，从而导致在暗态下改变颜色。尽管不受理论的束缚，但CE层212的棕色倾向于主导EC层204的Woxx的蓝色，这可能在暗态下产生更中性的颜色。发明人还观察到，与本公开的第三种方法相关的产品折衷可包括：难以准确控制在暗态下获得的颜色(可能多点灰绿色)；并且由于与WOx层中的Li相关的泄漏电流问题，控制颜色变化可能更具挑战性。
本公开的第三种方法的一个实例在关于图1右侧所描绘的实例部分进行了描述。在标准生产工艺中，EC层204中WOx的厚度可以在约400nm至约550nm的范围内。在“半厚度”方法的情况下，EC层204的厚度可以减小到在约200至275nm范围内的厚度值。如本文先前所述，这可以通过以下方法实现：利用减少的用于溅射的WOx沉积站数(例如，2个站而非4个站)或通过降低WOx沉积站中的一个或多个处的功率以将Woxx沉积速率减半。在标准生产工艺中，CE层212的厚度在锂化形成Li2层213之前可为约250nm并且在锂化之后可为约340nm。为减少过量Li对减小厚度的EC层204中WOx的着色效率的不利影响，可以相应地减少溅射到EC层204上以形成Li1层206的Li的量。为说明这一点，在标准生产工艺的实例中，溅射到EC层204上以形成Li1层206的Li的量相当于12至16kW范围内的Li1。根据一些实施例，在本公开的第三种方法中，为降低Li1的水平以匹配较薄的WOx的存储容量，可以使用11至17kW的Li1梯度。此外，根据一些实施例，在标准生产工艺中，叠堆中可移动Li的量可为约25mC/cm2，针对“半厚度”方法，该量可以增加到约47mC/cm2。在一些实施例中，该工艺可以包括将增量的Li溅射到IC层208上以形成Li1层211(在形成CE层212之前)。此外，针对“半厚度”方法，CE层212(包括Li2层213)的标准厚度可以从约320nm增加到约640nm。
参考图9，该图表描绘了与在暗态下实现更中性颜色的第三种方法相关的实验数据，该方法通常涉及形成减小厚度的WOx EC层。在图9中，该图表描绘了针对“半厚度”EC层，着色效率(cm2/mC，沿Y轴)与电荷(mC/cm2，沿X轴)的关系。
参考图10，该图表说明了厚度减小的WOx EC层方法的实验数据，描绘了与标准全厚度WOx EC层方法的脱色/着色曲线相比，厚度减小的WOxEC层方法的脱色/着色曲线。图10中描绘的图表提供了“标准”全厚度WOx EC层和减小的半厚度WOx EC层从透明到着色的切换颜色图案。颜色是在不同电压下测量的。具体地，在脱色状态(-2V，20分钟)和着色状态(+3V，30分钟)下测量光学特性。图10说明，在从透明到着色的过渡期间，对于半厚度WOx方法，b*返回到约0。相反，对于标准全厚度WOx方法，b*在着色状态下保持低于-8。图10进一步说明，在着色状态下，对于标准厚度WOx方法和半厚度WOx方法，a*没有显着变化。因此，与标准厚度WOx方法相比，半厚度WOx方法在着色状态下更加中性(蓝色较少)。
本公开的实施例可以根据以下条款进行描述：
第1条 一种形成电致变色器件的工艺，该工艺包括：
提供基底；
提供用于溅射的靶材；以及
在基底上方形成电致变色(EC)层，其中形成EC层包括将基底维持在低于与在靶材的溅射期间结晶WOx微结构的形成相关的高温阈值的温度，
其中与结晶WOx微结构相比，与在靶材的溅射期间将基底维持在该温度相关的WOx微结构变化导致在暗态下颜色发生变化。
第2条 根据第1条所述的工艺，其中当温度低于低温阈值时，EC层具有无定形WOx微结构，并且其中当温度高于低温阈值时，EC层具有在无定形基体中部分结晶的WOx微结构。
第3条 根据第1条所述的工艺，其中温度低于200℃。
第4条 根据第1条所述的工艺，其中温度在100℃至200℃的范围内。
第5条 根据第1条所述的工艺，其中温度在150℃至200℃的范围内。
第6条 根据第1条所述的工艺，其中温度在160℃至190℃的范围内。
第7条 一种形成电致变色器件的工艺，该工艺包括：
提供基底；
提供一种用于溅射的混合金属靶材，该混合金属靶材包括钨(W)和掺杂剂(M)，其中M对应于铌(Nb)、钼(Mo)或钒(V)；以及在基底上方形成掺杂的电致变色(EC)层，其中形成掺杂的EC层包括溅射混合金属靶材，
其中与通过溅射W靶材形成的WOx EC层相比，利用用于溅射的混合M:W靶材导致在暗态下颜色发生变化。
第8条 根据第7条所述的工艺，其中混合金属靶材是混合Mo:W靶材，并且其中形成掺杂的EC层包括在溅射混合Mo:W靶材期间加热基底，使得基底的温度在与暗态下颜色变化相关的温度范围内。
第9条 根据第7条所述的工艺，其中混合金属靶材是混合Mo:W靶材，并且其中混合Mo:W靶材中Mo的掺杂剂浓度在约2wt％至20wt％的范围内。
第10条 根据第7条所述的工艺，其中混合金属靶材是混合Nb:W靶材，并且其中形成掺杂的EC层包括在溅射混合Nb:W靶材期间加热基底，使得基底的温度在与暗态下颜色变化相关的温度范围内。
第11条 根据第7条所述的工艺，其中混合金属靶材是混合Nb:W靶材，并且其中混合Nb:W靶材中Nb的掺杂剂浓度在约2wt％至20wt％的范围内。
第12条 根据第7条所述的工艺，其中混合金属靶材是混合V:W靶材，并且其中形成掺杂的EC层包括在溅射混合V:W靶材期间加热基底，使得基底的温度在与暗态下颜色变化相关的温度范围内。
第13条 根据第7条所述的工艺，其中混合金属靶材是混合V:W靶材，并且其中混合V:W靶材中V的掺杂剂浓度在约2wt％至20wt％的范围内。
第14条 一种形成电致变色器件的工艺，该工艺包括：
提供基底；
提供与多个WOx沉积站相关的多个钨(W)靶材；以及
在基底上方形成电致变色(EC)层，其中形成EC层包括在WOx沉积站中的一个或多个处选择性地改变工艺参数的标准集，所改变的工艺参数导致相对于工艺参数的标准集的减小的WOx厚度，
其中选择减小的WOx厚度以及对电极(CE)层厚度，使得在具有25mC/cm2可移动锂的情况下，沉积以形成EC层的WOx的平均着色效率低于CE层的平均着色效率。
第15条 根据第14条所述的工艺，其中经改变的工艺参数包括阻止在WOx沉积站中的一个或多个处溅射一个或多个W靶材。
第16条 根据第15条所述的工艺，其中多个WOx沉积站包括四个WOx沉积站，经改变的工艺参数包括阻止溅射四个W靶材中的两个以使得减小的WOx厚度是标准WOx厚度的一半。
第17条 根据第14条所述的工艺，其中选择性地改变工艺参数的标准集包括降低WOx沉积站中的一个或多个处的功率以降低WOx沉积速率。
第18条 根据第14条所述的工艺，进一步包括：
在EC层上方形成第一锂(Li1)层，其中形成Li1层包括选择性地改变金属锂(Li)溅射工艺参数的标准集以减少溅射沉积的金属Li的量。
第19条 根据第14条所述的工艺，其中EC层具有第一着色效率并且电致变色器件的对电极(CE)层具有第二着色效率，该工艺进一步包括改变EC层和CE层的厚度的比率，以改变与第一着色效率和第二着色效率的组合相关的平均着色效率。
第20条 根据第14条所述的工艺，进一步包括：
在电致变色器件的对电极(CE)层上方形成第二锂(Li2)层，其中形成Li2层包括选择性地改变金属锂(Li)溅射工艺参数的标准集以增加溅射沉积的金属Li的量。
第21条 一种电致变色叠堆，包括：
基底；以及
覆盖基底的电致变色(EC)层，该EC层具有无定形WOx微结构或在无定形基体中部分结晶的WOx微结构，
其中与具有结晶WOx微结构的WOx EC层相比，EC层在暗态下具有不同颜色。
第22条 一种电致变色器件，包括：
电致变色叠堆，该电致变色叠堆包括：
基底；以及
覆盖基底的电致变色(EC)层，该EC层具有无定形WOx微结构或在无定形基体中部分结晶的WOx微结构，
其中与具有结晶WOx微结构的WOx EC层相比，EC层在暗态下具有不同颜色。
第23条 一种电致变色叠堆，包括：
基底；以及
覆盖基底的掺杂的电致变色(EC)层，该掺杂的EC层包括掺杂的氧化钨(MWOx)材料，其中M是对应于铌(Nb)、钼(Mo)或钒(V)的掺杂剂，
其中，与未掺杂的WOx EC层相比，掺杂剂导致在暗态中的不同颜色。
第24条 根据第23条所述的电致变色叠堆，其中掺杂的EC层中的掺杂剂的浓度在约2wt％至20wt％的范围内。
第25条 一种电致变色器件，包括：
电致变色叠堆，该电致变色叠堆包括：
基底；以及
覆盖基底的掺杂的电致变色(EC)层，该掺杂的EC层包括掺杂的氧化钨(MWOx)材料，其中M是对应于铌(Nb)、钼(Mo)或钒(V)的掺杂剂，
其中，与未掺杂的WOx EC层相比，掺杂剂导致在暗态中的不同颜色。
第26条 根据第25条所述的电致变色器件，其中电致变色叠堆的掺杂的EC层中的掺杂剂的浓度在约2wt％至20wt％的范围内。
第27条 一种电致变色叠堆，包括：
基底；
覆盖基底的电致变色(EC)层，该EC层具有第一着色效率并且具有减小的EC层厚度，该减小的EC层厚度小于至少400nm的标准EC层厚度；
覆盖EC层的离子导电(IC)层；以及
覆盖IC层的对电极(CE)层，该CE层具有第二着色效率并且具有增加的CE层厚度，该增加的CE层厚度大于至少320nm的标准CE层厚度，
其中选择减小的EC层厚度和增加的CE层厚度，使得在具有25mC/cm2可移动锂的情况下，EC层中WOx的平均着色效率低于CE层的平均着色效率。
第28条 一种电致变色器件，包括：
电致变色叠堆，该电致变色叠堆包括：
基底；
覆盖基底的电致变色(EC)层，该EC层具有第一着色效率并且具有减小的EC层厚度，该减小的EC层厚度小于至少400nm的标准EC层厚度；
覆盖EC层的离子导电(IC)层；以及
覆盖IC层的对电极(CE)层，该CE层具有第二着色效率并且具有增加的CE层厚度，该增加的CE层厚度大于至少320nm的标准CE层厚度，
其中选择减小的EC层厚度和增加的CE层厚度，使得在具有25mC/cm2可移动锂的情况下，EC层中WOx的平均着色效率低于CE层的平均着色效率。
尽管已经相当详细地描述了上述实施例，但是如对于本领域技术人员将变得显而易见的，一旦完全理解了以上公开内容，可以进行许多变化和修改。旨在以下权利要求被解释为包含所以这种修改和变更，并且相应地，以上描述被视为说明性而不是限制性意义。

Claims (20)

1.一种形成电致变色器件的工艺，所述工艺包括：
提供基底；
根据一个或多个工艺参数在所述基底上方形成电致变色(EC)层，以在包括所述EC层的EC叠堆的暗态下实现色靶，所述形成包括：
提供所述沉积材料；
使用所述沉积材料执行沉积工艺以形成所述EC层；以及
其中所述一个或多个工艺参数指定所述沉积材料的组成以实现所述色靶或指定一个或多个沉积工艺参数以实现所述色靶。
2.根据权利要求1所述的工艺，进一步包括：
其中用于实现所述色靶的所述一个或多个沉积工艺参数包括基底温度，所述基底温度低于与在靶材的溅射期间结晶WOx微结构的形成相关的高温阈值；
其中形成所述EC层包括将所述基底保持在所述基底温度；并且
其中与所述结晶WOx微结构相比，与在所述靶材的所述溅射期间将所述基底保持在所述基底温度相关的WOx微结构变化导致在暗态下的所述色靶。
3.根据权利要求2所述的工艺，其中当所述基底温度低于低温阈值时，所述EC层具有无定形WOx微结构，并且其中当所述温度高于所述低温阈值时，所述EC层具有在无定形基体中部分结晶的WOx微结构。
4.根据权利要求2所述的工艺，其中所述基底温度低于200℃。
5.根据权利要求2所述的工艺，其中所述基底温度在100℃至200℃的范围内。
6.根据权利要求2所述的工艺，其中所述基底温度在160℃至190℃的范围内。
7.根据权利要求1所述的工艺，进一步包括：
其中用于实现所述色靶的所述沉积材料的所述组成包括用于溅射的混合金属靶材；
其中形成所述EC层包括：
提供用于溅射的所述混合金属靶材，所述混合金属靶材包括钨(W)和掺杂剂(M)，其中M对应于铌(Nb)、钼(Mo)或钒(V)；以及
在所述基底上方形成掺杂的电致变色(EC)层，其中形成所述掺杂的EC层包括溅射所述混合金属靶材，
其中与通过溅射W靶材形成的WOx EC层相比，利用用于溅射的混合M:W靶材导致在暗态下的色靶。
8.根据权利要求7所述的工艺，其中所述混合金属靶材为以下中的一者：
混合Mo:W靶材，并且其中形成所述掺杂的EC层包括在溅射所述混合Mo:W靶材期间加热所述基底，使得所述基底的温度在与所述暗态下的所述色靶相关的温度范围内；
混合Mo:W靶材，并且其中所述混合Mo:W靶材中Mo的掺杂剂浓度在约2wt％至20wt％的范围内；
混合Nb:W靶材，并且其中形成所述掺杂的EC层包括在溅射所述混合Nb:W靶材期间加热所述基底，使得所述基底的温度在与所述暗态下的所述色靶相关的温度范围内；
混合Nb:W靶材，并且其中所述混合Nb:W靶材中Nb的掺杂剂浓度在约2wt％至20wt％的范围内；
混合V:W靶材，并且其中形成所述掺杂的EC层包括在溅射所述混合V:W靶材期间加热所述基底，使得所述基底的温度在与所述暗态下的所述色靶相关的温度范围内；或
混合V:W靶材，并且其中所述混合V:W靶材中V的掺杂剂浓度在约2wt％至20wt％的范围内。
9.根据权利要求1所述的工艺，进一步包括：
提供与多个WOx沉积站相关的多个钨(W)靶材；
其中用于实现所述色靶的所述一个或多个沉积工艺参数包括在所述WOx沉积站中的一个或多个处选择性地改变工艺参数的标准集；
其中形成所述EC层包括：
在所述WOx沉积站中的一个或多个处选择性地改变所述工艺参数的标准集，经改变的工艺参数导致相对于所述工艺参数的标准集的减小的WOx厚度；以及
其中选择所述减小的WOx厚度以及对电极(CE)层厚度，使得在具有25mC/cm2可移动锂的情况下，沉积以形成所述EC层的WOx的平均着色效率低于所述CE层的平均着色效率。
10.根据权利要求9所述的工艺，其中所述经改变的工艺参数包括阻止在所述WOx沉积站中的一个或多个处溅射一个或多个W靶材。
11.根据权利要求9所述的工艺，其中选择性地改变所述工艺参数的标准集包括降低所述WOx沉积站中的一个或多个处的功率以降低WOx沉积速率。
12.根据权利要求9所述的工艺，进一步包括：
在所述EC层上方形成锂(Li1)层，其中在所述EC层上方形成所述Li1层包括选择性地改变金属锂(Li)溅射工艺参数的标准集以减少溅射沉积的金属Li的量。
13.根据权利要求9所述的工艺，进一步包括：
在所述电致变色器件的对电极(CE)层上方形成锂(Li2)层，其中在所述CE层上方形成所述Li2层包括选择性地改变金属锂(Li)溅射工艺参数的标准集以增加溅射沉积的金属Li的量。
14.根据权利要求9所述的工艺，其中所述EC层具有第一着色效率并且所述电致变色器件的对电极(CE)层具有第二着色效率，所述工艺进一步包括改变所述EC层和所述CE层的厚度的比率，以改变与所述第一着色效率和所述第二着色效率的组合相关的平均着色效率。
15.一种电致变色叠堆，包括：
多个层，所述多个层包括以下中的一者或多者：
覆盖基底的电致变色(EC)层，所述EC层具有无定形WOx微结构或在无定形基体中部分结晶的WOx微结构，其中与具有结晶WOx微结构的WOx EC层相比，所述EC层在暗态下具有不同颜色；
覆盖所述基底的掺杂的EC层，所述掺杂的EC层包括掺杂的氧化钨(MWOx)材料，其中M是对应于铌(Nb)、钼(Mo)或钒(V)的掺杂剂，其中与未掺杂的WOx EC层相比，所述掺杂剂导致在所述电致变色叠堆的暗态中的不同颜色；或
覆盖所述基底的EC层以及对电极(CE)层，其中所述EC层具有减小的EC层厚度，所述减小的EC层厚度小于至少400nm的标准EC层厚度，其中所述CE层具有增加的CE层厚度，所述增加的CE层厚度大于至少320nm的标准CE层厚度，并且其中选择所述减小的EC层厚度和所述增加的CE层厚度，使得在具有25mC/cm2可移动锂的情况下，所述EC层中WOx的平均着色效率低于所述CE层的平均着色效率。
16.根据权利要求15所述的电致变色叠堆，其中所述EC层中的所述掺杂剂的浓度在约2wt％至20wt％的范围内。
17.根据权利要求15所述的电致变色叠堆，进一步包括：
离子导电(IC)层，其中所述IC层覆盖所述EC层并且其中所述CE层覆盖所述IC层。
18.一种电致变色器件，包括：
电致变色叠堆，所述电致变色叠堆包括：
基底；以及
以下中的一者或多者：
覆盖所述基底的电致变色(EC)层，所述EC层具有无定形WOx微结构或在无定形基体中部分结晶的WOx微结构，其中与具有结晶WOx微结构的WOx EC层相比，所述EC层在暗态下具有不同颜色；
覆盖所述基底的掺杂的EC层，所述掺杂的EC层包括掺杂的氧化钨(MWOx)材料，其中M是对应于铌(Nb)、钼(Mo)或钒(V)的掺杂剂，其中与未掺杂的WOx EC层相比，所述掺杂剂导致在所述电致变色叠堆的暗态中的不同颜色；或
覆盖所述基底的EC层以及对电极(CE)层，其中所述EC层具有减小的EC层厚度，所述减小的EC层厚度小于至少400nm的标准EC层厚度，其中所述CE层具有增加的CE层厚度，所述增加的CE层厚度大于至少320nm的标准CE层厚度，并且其中选择所述减小的EC层厚度和所述增加的CE层厚度，使得在具有25mC/cm2可移动锂的情况下，所述EC层中WOx的平均着色效率低于所述CE层的平均着色效率。
19.根据权利要求18所述的电致变色器件，其中所述EC层中的所述掺杂剂的浓度在约2wt％至20wt％的范围内。
20.根据权利要求18所述的电致变色器件，其中所述电致变色叠堆进一步包括：
离子导电(IC)层，其中所述IC层覆盖所述EC层并且其中所述CE层覆盖所述IC层。
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