JP6039012B2 - エレクトロクロミックデバイス、エレクトロクロミックデバイスを製作する方法、および、エレクトロクロミックデバイスを製作するための装置 - Google Patents
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Description
本出願は、それぞれが「Electrochromic Devices」という名称である、それぞれ2010年4月30日に出願された米国特許出願第12/772,055号および第12/772,075号、ならびにそれぞれ2010年6月11日に出願された米国特許出願第12/814,277号および第12/814,279号の、利益およびこれらに対する優先権を主張するものであり、これらの内容は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
Claims (56)
- エレクトロクロミックデバイスであって、前記エレクトロクロミックデバイスは、
(a)第1のエレクトロクロミック遷移を受けるために動作可能であり、金属酸化物とドーパントとを備えるエレクトロクロミック材料を備える、エレクトロクロミック層と、
(b)第2のエレクトロクロミック遷移を受けるために動作可能であり、対向電極材料を備える、対向電極層とを備え、
前記金属酸化物は、酸化タングステン、酸化モリブデン、酸化ニオブ、酸化チタン、酸化銅、酸化イリジウム、酸化クロム、酸化マンガン、酸化バナジウム、酸化ニッケルおよび酸化コバルトから成る群から選択された1または複数の材料を有し、
前記ドーパントは、モリブデン、ニオブ、バナジウムおよびチタンから成る群から選択された1または複数の材料を有し、
前記デバイスは、前記エレクトロクロミック層と前記対向電極層との間に、電子絶縁性でイオン伝導性の材料の組成的に均一な層を1つも含有せず、
前記エレクトロクロミック層と前記対向電極層との間の界面領域が、イオン伝導性でありかつ実質的に電子絶縁性であるエレクトロクロミックデバイス。 - 前記ドーパントは、モリブデンを備える、請求項1に記載のエレクトロクロミックデバイス。
- 前記ドーパントは、チタンを備える、請求項1または2に記載のエレクトロクロミックデバイス。
- 前記金属酸化物は、酸化タングステンを備える、請求項1から3のいずれか1項に記載のエレクトロクロミックデバイス。
- 前記金属酸化物は、酸化タングステンを含み、前記対向電極材料は、酸化ニッケルタングステンを含む、請求項1から4のいずれか1項に記載のエレクトロクロミックデバイス。
- 前記エレクトロクロミック層は、約500nm〜約600nmの厚さであり、前記対向電極層は、約150nm〜約300nmの厚さである、請求項1から5のいずれか1項に記載のエレクトロクロミックデバイス。
- 前記エレクトロクロミックデバイスの全ての層は、固体および無機である、請求項1から6のいずれか1項に記載のエレクトロクロミックデバイス。
- 前記対向電極材料は、酸化ニッケル、酸化ニッケルタングステン、酸化ニッケルバナジウム、酸化ニッケルクロム、酸化ニッケルアルミニウム、酸化ニッケルマンガン、酸化ニッケルマグネシウム、酸化クロム、酸化マンガン、プルシアンブルー、酸化セリウムチタン、酸化セリウムジルコニウム、酸化バナジウム、タンタル、およびタングステンから成る群から選択される、請求項1から7のいずれか1項に記載のエレクトロクロミックデバイス。
- 前記エレクトロクロミック層と前記対向電極層との間の前記界面領域が、実質的に電子絶縁性でイオン伝導性の材料、ならびに前記エレクトロクロミック材料および前記対向電極材料のうちの1つまたは両方の混合物を含む、請求項1から8のいずれか1項に記載のエレクトロクロミックデバイス。
- 前記実質的に電子絶縁性でイオン伝導性の材料、ならびに前記エレクトロクロミック材料および前記対向電極材料のうちの1つまたは両方は、前記層に垂直な方向の前記エレクトロクロミック層と前記対向電極層との間の前記界面領域内に組成勾配を含む、請求項9に記載のエレクトロクロミックデバイス。
- 建築用ガラスを含むエレクトロクロミック窓に組み込まれる、請求項1から10のいずれか1項に記載のエレクトロクロミックデバイス。
- 前記界面領域は、前記エレクトロクロミック層と前記対向電極層との間の中間層を備え、前記中間層は、前記エレクトロクロミック層における前記エレクトロクロミック材料と比較して、酸素に富み、前記中間層のうちの少なくとも一部分は、実質的に電子絶縁性である、請求項1から11のいずれか1項に記載のエレクトロクロミックデバイス。
- 前記対向電極材料はタンタルでドープされる、請求項1から12のいずれか1項に記載のエレクトロクロミックデバイス。
- 前記エレクトロクロミック層と前記対向電極層の少なくとも1つがリチウムを備える、請求項1から13のいずれか1項に記載のエレクトロクロミックデバイス。
- エレクトロクロミックデバイスを製作する方法であって、
金属酸化物とドーパントとを備えるエレクトロクロミック材料を含むエレクトロクロミック層を形成することと、
最初に前記エレクトロクロミック層と対向電極層との間にイオン伝導性で電子絶縁性の層を提供することなく、前記エレクトロクロミック層と接触する前記対向電極層を形成することと、
前記エレクトロクロミック層と前記対向電極層との間に界面領域を形成することと、
を含み、
前記対向電極層は、対向電極材料を含み、
前記金属酸化物は、酸化タングステン、酸化モリブデン、酸化ニオブ、酸化チタン、酸化銅、酸化イリジウム、酸化クロム、酸化マンガン、酸化バナジウム、酸化ニッケルおよび酸化コバルトから成る群から選択された1または複数の材料を有し、
前記ドーパントは、モリブデン、ニオブ、バナジウムおよびチタンから成る群から選択された1または複数の材料を有する、
方法。 - 前記ドーパントは、モリブデンを備える、請求項15に記載の方法。
- 前記ドーパントは、チタンを備える、請求項15または16に記載の方法。
- 前記金属酸化物は、酸化タングステンを備える、請求項15から17のいずれか1項に記載の方法。
- 前記エレクトロクロミック層は前記対向電極層よりも前に形成される請求項15から18のいずれか1項に記載の方法。
- 前記エレクトロクロミック層は、約300nm〜約600nmの厚さである、請求項15から19のいずれか1項に記載の方法。
- 少なくとも前記エレクトロクロミック層のブラインド電荷が満たされるまで、リチウムを前記エレクトロクロミック層上にスパッタリングすることをさらに含む、請求項15から20のいずれか1項に記載の方法。
- 前記対向電極層は、NiWOを含む、請求項15から21のいずれか1項に記載の方法。
- 前記対向電極層は、約150nm〜約300nmの厚さである、請求項15から22のいずれか1項に記載の方法。
- 前記対向電極層が実質的に消色するまで、リチウムを前記対向電極層上にスパッタリングすることをさらに含む、請求項15から23のいずれか1項に記載の方法。
- 透明伝導性酸化物層を前記対向電極層の上に成膜することをさらに含む、請求項15から24のいずれか1項に記載の方法。
- 前記対向電極層および前記エレクトロクロミック層が積層体を形成し、
前記積層体を、約10分〜約30分間Ar下で、次いで約1分〜約15分間O2下で、約150℃〜約450℃に加熱することをさらに含む、請求項15から25のいずれか1項に記載の方法。 - 前記積層体を、約20分〜約40分間空気下で、約250℃〜約350℃に加熱することをさらに含む、請求項26に記載の方法。
- 前記対向電極材料は、タンタルでドープされた酸化ニッケルタングステンを備える、請求項15から27のいずれか1項に記載の方法。
- エレクトロクロミックデバイスを製作するための装置であって、
(a)統合成膜システムであって、
(i)基板が第1の成膜ステーション内に位置付けられる時、エレクトロクロミック材料の層を前記基板上に成膜するための第1の材料を含む第1のターゲットを含有し、前記エレクトロクロミック材料が金属酸化物とドーパントとを備える、前記第1の成膜ステーションと、
(ii)前記基板が第2の成膜ステーション内に位置付けられる時、対向電極材料の層を前記基板上に成膜するための第2の材料を含む第2のターゲットを含有する、前記第2の成膜ステーションと、を備える、統合成膜システムと、
(b)積層体を前記基板上に順次成膜する様態で、前記基板を前記第1および第2の成膜ステーションに通過させるためのプログラム命令を含有するコントローラであって、前記積層体は、前記対向電極材料の層と直接接触する前記エレクトロクロミック材料の層を備える、コントローラと、を備え、
前記金属酸化物は、酸化タングステン、酸化モリブデン、酸化ニオブ、酸化チタン、酸化銅、酸化イリジウム、酸化クロム、酸化マンガン、酸化バナジウム、酸化ニッケルおよび酸化コバルトから成る群から選択された1または複数の材料を有し、
前記ドーパントは、モリブデン、ニオブ、バナジウムおよびチタンから成る群から選択された1または複数の材料を有する、装置。 - 前記ドーパントは、モリブデンおよびチタンから成る群から選択された1または複数の材料を有する、請求項29に記載の装置。
- エレクトロクロミックデバイスであって、前記エレクトロクロミックデバイスは、
(a)第1のエレクトロクロミック遷移を受けるために動作可能であり、エレクトロクロミック材料を備える、エレクトロクロミック層と、
(b)第2のエレクトロクロミック遷移を受けるために動作可能であり、ニッケル、タングステンおよびタンタルを備える酸化物を備える対向電極材料を備える、対向電極層と
を備え、
前記エレクトロクロミック層と前記対向電極層との間の界面領域が、イオン伝導性でありかつ実質的に電子絶縁性である、エレクトロクロミックデバイス。 - 前記デバイスは、エレクトロクロミック層と対向電極層との間に、電子絶縁性でイオン伝導性の材料の組成的に均一な層を含有しない、請求項31に記載のエレクトロクロミックデバイス。
- 前記エレクトロクロミック材料は、酸化タングステンを備える、請求項31または32に記載のエレクトロクロミックデバイス。
- 前記対向電極材料は、タンタルでドープされた酸化ニッケルタングステンを備える、請求項31から33のいずれか1項に記載のエレクトロクロミックデバイス。
- 前記エレクトロクロミック層は、約500nm〜約600nmの厚さであり、前記対向電極層は、約150nm〜約300nmの厚さである、請求項31から34のいずれか1項に記載のエレクトロクロミックデバイス。
- 前記エレクトロクロミックデバイスの全ての層は、固体および無機である、請求項31から35のいずれか1項に記載のエレクトロクロミックデバイス。
- 前記エレクトロクロミック材料は、タングステン、モリブデン、ニオブ、チタン、銅、イリジウム、クロム、マンガン、バナジウム、ニッケル、およびコバルトから成る群から選択される金属の酸化物を含む、請求項31から36のいずれか1項に記載のエレクトロクロミックデバイス。
- 前記エレクトロクロミック材料は、モリブデンおよび/またはチタンでドープされた材料を備える、請求項37に記載のエレクトロクロミックデバイス。
- 前記エレクトロクロミック層と前記対向電極層との間の前記界面領域が、実質的に電子絶縁性でイオン伝導性の材料、ならびに前記エレクトロクロミック材料および前記対向電極材料のうちの1つまたは両方の混合物を含む、請求項31から38のいずれか1項に記載のエレクトロクロミックデバイス。
- 前記実質的に電子絶縁性でイオン伝導性の材料、ならびに前記エレクトロクロミック材料および前記対向電極材料のうちの1つまたは両方は、前記層に垂直な方向の前記エレクトロクロミック層と前記対向電極層との間の前記界面領域内に組成勾配を含む、請求項39に記載のエレクトロクロミックデバイス。
- 建築用ガラスを含むエレクトロクロミック窓に組み込まれる、請求項31から40のいずれか1項に記載のエレクトロクロミックデバイス。
- 前記界面領域は、前記エレクトロクロミック層と前記対向電極層との間の中間層を備え、前記中間層は、前記エレクトロクロミック層における前記エレクトロクロミック材料と比較して、酸素に富み、前記中間層のうちの少なくとも一部分は、実質的に電子絶縁性である、請求項31から41のいずれか1項に記載のエレクトロクロミックデバイス。
- 前記エレクトロクロミック層と前記対向電極層の少なくとも1つがリチウムを備える、請求項31から42のいずれか1項に記載のエレクトロクロミックデバイス。
- エレクトロクロミックデバイスを製作する方法であって、
エレクトロクロミック材料を含むエレクトロクロミック層を形成することと、
ニッケル、タングステンおよびタンタルを備える酸化物を備える対向電極層を形成することと、
前記エレクトロクロミック層と前記対向電極層との間に界面領域を形成することと、
を備える、方法。 - 前記対向電極層は、最初に前記エレクトロクロミック層と前記対向電極層との間にイオン伝導性で電子絶縁性の層を提供することなく、前記エレクトロクロミック層と接触して形成される、請求項44に記載の方法。
- 前記エレクトロクロミック層は、約300nm〜約600nmの厚さである、請求項44または45に記載の方法。
- 少なくとも前記エレクトロクロミック層のブラインド電荷が満たされるまで、リチウムを前記エレクトロクロミック層上にスパッタリングすることをさらに含む、請求項44から46のいずれか1項に記載の方法。
- 前記対向電極層は、タンタルでドープされた酸化ニッケルタングステンを備える、請求項44から47のいずれか1項に記載の方法。
- 前記対向電極層は、約150nm〜約300nmの厚さである、請求項44から48のいずれか1項に記載の方法。
- 前記対向電極層が実質的に消色するまで、リチウムを前記対向電極層上にスパッタリングすることをさらに含む、請求項44から49のいずれか1項に記載の方法。
- 透明伝導性酸化物層を前記対向電極層の上に成膜することをさらに含む、請求項44から50のいずれか1項に記載の方法。
- 前記対向電極層および前記エレクトロクロミック層が積層体を形成し、
前記積層体を、約10分〜約30分間Ar下で、次いで約1分〜約15分間O2下で、約150℃〜約450℃に加熱することをさらに含む、請求項44から51のいずれか1項に記載の方法。 - 前記積層体を、約20分〜約40分間空気下で、約250℃〜約350℃に加熱することをさらに含む、請求項52に記載の方法。
- 前記エレクトロクロミック材料は、モリブデンおよび/またはチタンでドープされた金属酸化材料を備える、請求項44から53のいずれか1項に記載の方法。
- エレクトロクロミックデバイスを製作するための装置であって、
(a)統合成膜システムであって、
(i)基板が第1の成膜ステーション内に位置付けられる時、エレクトロクロミック材料の層を前記基板上に成膜するための第1の材料を含む第1のターゲットを含有する、前記第1の成膜ステーションと、
(ii)前記基板が第2の成膜ステーション内に位置付けられる時、対向電極材料の層を前記基板上に成膜するための第2の材料を含む第2のターゲットを含有し、前記対向電極がニッケル、タングステンおよびタンタルを備える酸化物を備える、前記第2の成膜ステーションと、を備える、統合成膜システムと、
(b)積層体を前記基板上に順次成膜する様態で、前記基板を前記第1および第2の成膜ステーションに通過させるためのプログラム命令を含有するコントローラであって、前記積層体は、前記対向電極材料の層と直接接触する前記エレクトロクロミック材料の層を備える、コントローラと、を備える、装置。 - 前記対向電極材料は、タンタルでドープされた酸化ニッケルタングステンを備える、請求項55に記載の装置。
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