一种多色彩无机全固态电致变色器件及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种多色彩无机全固态电致变色器件及其制备方法。该器件包括依次层叠设置的基底、透明底电极层、多色彩离子储存层、第一电子阻挡层、电解质层、第二电子阻挡层、电致变色层、透明顶电极层；多色彩离子储存层的材料为A

【技术实现步骤摘要】
一种多色彩无机全固态电致变色器件及其制备方法


[0001]本专利技术涉及电致变色器件
，尤其涉及一种多色彩无机全固态电致变色器件及其制备方法。

技术介绍

[0002]电致变色技术为材料光学性质的可控调节提供了一种有效途径。在电场作用下，电致变色材料内部的氧化还原反应使其价态或组分发生改变导致材料光学属性(吸收率、透过率和反射率等)在可见、红外甚至微波区发生稳定可逆的变化。电致变色器件即利用材料的电致变色效应，以电致变色层为基础，辅以其它相关层和结构而构成的器件。
[0003]基于“视角宽、驱动电压低、微能耗、具有记忆功能”等独特优点，高性能电致变色器件的研发对能源、建筑、信息和国防等领域意义重大。尤其是在军事国防科技领域，由于传统伪装材料的颜色固定，不能随环境和季节变化，无法适应智能化国防军事伪装的要求，而具有光学色彩可调的电致变色技术可解决这一问题，实现军事隐身和伪装的目的。
[0004]目前，基于有机分子、聚合物和金属有机框架的电致变色器件显示出多色的特性，但在实际应用中，有机材料与无机电致变色材料相比，它的热稳定性、光稳定性、化学稳定性和抗辐射性较差。因此，实现基于无机材料的电致变色器件的多色特性是电致变色国防领域的一个范式转变。同时，基于无机电解质的全固态电致变色薄膜器件具有稳定性高、耐久性好且易大面积制备等优点，是目前研究的热点。同时，全固态的结构也使得器件的设计更加灵活和小型化，更容易在轻量化、便携式智能电子产品中一体化集成。
[0005]目前，无机全固态电致变色器件主要基于阴极氧化钨和阳极氧化镍功能层的匹配耦合，而这两种典型电致变色材料只能在透明态和材料的固有价态颜色之间切换。因此，最终的薄膜器件只能实现不同透明度之间的调节，颜色变化单一。
[0006]因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现思路

[0007]鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种多色彩无机全固态电致变色器件及其制备方法，旨在解决现有无机全固态电致变色器件颜色变化单一的问题。
[0008]本专利技术的技术方案如下：
[0009]本专利技术的第一方面，提供一种多色彩无机全固态电致变色器件，其中，包括依次层叠设置的基底、透明底电极层、多色彩离子储存层、第一电子阻挡层、电解质层、第二电子阻挡层、电致变色层、透明顶电极层；
[0010]其中，所述多色彩离子储存层的材料为A
x
O
y
，所述A
x
O
y
为两极着色材料，其中A为具有多种价态的金属元素。
[0011]可选地，所述多色彩离子储存层的材料选自V2O5、Co3O4、Rh2O3中的任意一种或多种；
[0012]所述多色彩离子储存层的厚度为100
‑
400nm。
[0013]可选地，所述透明底电极层的材料选自氧化铟锡、掺铝的氧化锌、掺氟的氧化锡、掺镓的氧化锌、掺铟的氧化锌中的任意一种或多种；或者，所述透明底电极层选自金属透明薄膜或金属网格材料薄膜；
[0014]所述透明顶电极层的材料选自氧化铟锡、掺铝的氧化锌、掺氟的氧化锡、掺镓的氧化锌、掺铟的氧化锌中的任意一种或多种；或者，所述透明顶电极层选自金属透明薄膜或金属网格材料薄膜。
[0015]可选地，所述透明底电极层的方块电阻值为10～20Ω/sq，所述透明底电极层的透过率在波长550nm处高于80％；
[0016]所述透明顶电极层的方块电阻值为20～100Ω/sq，所述透明顶电极层的透过率在波长550nm处高于80％。
[0017]可选地，所述第一电子阻挡层的厚度为20
‑
50nm，所述第二电子阻挡层的厚度为20
‑
50nm。
[0018]可选地，所述第一电子阻挡层的材料和所述第二电子阻挡层的材料独立地选自SiO2、Si3N4、Ta2O5、ZrO2、Nb2O5中的任意一种或多种。
[0019]可选地，所述电解质层的材料选自LiF、LiAlO
x
、LiPON、LiNbO3、LiTaO3中的任意一种或多种，所述电解质层的厚度为50
‑
500nm。
[0020]可选地，所述电致变色层的材料选自WO3、TiO2、Li4Ti5O
12
、MoO3中的任意一种或多种。
[0021]可选地，所述电致变色层的厚度为100
‑
300nm。
[0022]本专利技术的第二方面，提供一种本专利技术所述的多色彩无机全固态电致变色器件的制备方法，其中，包括步骤：
[0023]提供表面具有透明底电极层的基底；
[0024]在所述透明底电极层上形成多色彩离子储存层；
[0025]在所述多色彩离子储存层上形成第一电子阻挡层；
[0026]在所述第一电子阻挡层上形成电解质层；
[0027]在所述电解质层上形成第二电子阻挡层；
[0028]在所述第二电子阻挡层上形成电致变色层；
[0029]在所述电致变色层上形成透明顶电极层，得到所述多色彩无机全固态电致变色器件；
[0030]其中，所述多色彩离子储存层的材料为A
x
O
y
，所述A
x
O
y
为两极着色材料，其中A为具有多种价态的金属元素。
[0031]有益效果：本专利技术多色彩无机全固态电致变色器件主要包括透明电极层、多色彩离子储存层、电解质层(也称离子传导层)、电子阻挡层以及电致变色层。利用其中多色彩离子储存层在离子和电子共注入/抽出时呈现多色的特性，该多色彩离子储存层与具有电化学活性而颜色变化单一的透明电致变色层相匹配，最终实现无机全固态电致变色器件的可黄
‑
绿
‑
蓝色转变的多色彩变化性能。本专利技术制备的多色彩无机全固态电致变色器件，拥有超大的光学调制幅度，易于大面积均匀制备，稳定性好，且制备工艺简单。本专利技术有效地克服了传统无机全固态电致变色器件色彩单一的技术问题。
附图说明
[0032]图1为实施例1中的多色彩无机全固态电致变色器件的结构示意图。
[0033]图2为实施例1中的多色彩无机全固态电致变色器件着/褪色状态下的透射率全谱图。
[0034]图3为实施例1中的多色彩无机全固态电致变色器件在不同电压作用下的色度变化。
具体实施方式
[0035]本专利技术提供一种多色彩无机全固态电致变色器件及其制备方法，为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0036]传统的无机固态电致变色器件通常由五个连续层组成，分别为两层透明的集流体层，一层电致变色活性层，一个离子导体层和一个离子储存层。该无机固态电致变色器件主要基于阴极氧化钨和阳极氧化镍功能层的匹配耦合，而这两种典型电致变色材料只本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多色彩无机全固态电致变色器件，其特征在于，包括依次层叠设置的基底、透明底电极层、多色彩离子储存层、第一电子阻挡层、电解质层、第二电子阻挡层、电致变色层、透明顶电极层；其中，所述多色彩离子储存层的材料为A
x
O
y
，所述A
x
O
y
为两极着色材料，其中A为具有多种价态的金属元素。2.根据权利要求1所述的多色彩无机全固态电致变色器件，其特征在于，所述多色彩离子储存层的材料选自V2O5、Co3O4、Rh2O3中的任意一种或多种；所述多色彩离子储存层的厚度为100
‑
400nm。3.根据权利要求1所述的多色彩无机全固态电致变色器件，其特征在于，所述透明底电极层的材料选自氧化铟锡、掺铝的氧化锌、掺氟的氧化锡、掺镓的氧化锌、掺铟的氧化锌中的任意一种或多种；或者，所述透明底电极层选自金属透明薄膜或金属网格材料薄膜；所述透明顶电极层的材料选自氧化铟锡、掺铝的氧化锌、掺氟的氧化锡、掺镓的氧化锌、掺铟的氧化锌中的任意一种或多种；或者，所述透明顶电极层选自金属透明薄膜或金属网格材料薄膜。4.根据权利要求1所述的多色彩无机全固态电致变色器件，其特征在于，所述透明底电极层的方块电阻值为10～20Ω/sq，所述透明底电极层的透过率在波长550nm处高于80％；所述透明顶电极层的方块电阻值为20～100Ω/sq，所述透明顶电极层的透过率在波长550nm处高于80％。5.根据权利要求1所述的多色彩无机全固态电致变色器件，其特征在于，所述第一电子阻挡层的厚度为20
‑
50nm，所述第二电子阻挡层的厚度为20
‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：温瑞涛，黄庆姣，李博文，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：