(57)【要約】  本発明は、基板と、選択されたバンドギャップを有するフォトクロミック水素化イットリウムを含む少なくとも１つの層と、少なくとも部分的に基板とは反対の側にあるフォトクロミック水素化イットリウム層の側面に位置する水素および酸素に対して本質的に不透過性のキャッピング層とを備える、可変透明度を有する金属水素化物素子に関する。【選択図】図１
2019505845.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素に対して本質的に不透過性の透明な基板と、
選択されたバンドギャップを有するフォトクロミック水素化イットリウムを含む少なくとも１つの層と、
少なくとも部分的に前記基板とは反対側にあるフォトクロミック水素化イットリウム層の側面に位置する透明なキャッピング層であって、前記水素化イットリウム中の水素濃度を維持するために水素に対して本質的に不透過性のキャッピング層と
を備える、可変透明度を有する金属水素化物素子。
【請求項２】
前記フォトクロミック水素化イットリウムは非照明状態において１ｅＶ超のバンドギャップを有する、請求項１に記載の素子。
【請求項３】
前記フォトクロミック水素化イットリウムは非照明状態において４ｅＶ未満のバンドギャップを有する、請求項１に記載の素子。
【請求項４】
前記フォトクロミック水素化イットリウムの少なくとも１つの層の透明度、伝導率および／または光黒化度は選択された濃度の水素によって得られる、請求項１に記載の素子。
【請求項５】
前記フォトクロミック水素化イットリウムの少なくとも１つの層の透明度、伝導率および／または光黒化度は、前記層における酸素濃度または水素濃度と組み合わせた酸素濃度を制御することによって得られる、請求項１に記載の素子。
【請求項６】
前記フォトクロミック水素化イットリウムは、イットリウムの濃度よりも低い濃度を有するランタニド類またはアルカリ土類金属類のような任意の数の元素でドープされている、請求項１に記載の素子。
【請求項７】
前記基板は水素に対して本質的に不透過性である、請求項１に記載の素子。
【請求項８】
前記基板は酸素および／または水に対して本質的に不透過性である、請求項１に記載の素子。
【請求項９】
前記キャッピング層は酸素および／または水に対して本質的に不透過性である、請求項１に記載の素子。
【請求項１０】
前記キャッピング層は全ての反応性ガスに対する拡散障壁として機能する、請求項１に記載の素子。
【請求項１１】
前記基板には、前記金属水素化物層と前記基板との間に作製された水素、酸素および／または水に対して不透過性の透明もしくは部分的に透明な層が設けられている、請求項１に記載の素子。
【請求項１２】
前記キャッピング層は、その中に埋め込まれているフォトクロミック水素化イットリウムのセグメントまたは粒子を囲む水素不透過性の透明もしくは部分的に透明の材料によって構成されており、前記フォトクロミック層はこのようにして前記透明もしくは部分的に透明な層の中に埋め込まれている、請求項１に記載の素子。
【請求項１３】
前記キャッピング層は酸化物もしくは窒化物層によって構成されている、請求項１に記載の素子。
【請求項１４】
前記キャッピング層は反射防止コーティングとして機能する、請求項１に記載の素子。
【請求項１５】
水素不透過性の基板上に選択された濃度の水素を有する水素化イットリウムを作製するための物理蒸着技術を使用する工程と、前記水素化イットリウム層の上に水素不透過性のキャッピング層を蒸着させる工程とを含む、請求項１に記載の素子を製造するための方法。
【請求項１６】
前記水素化イットリウムは選択された濃度の酸素を有する、請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はフォトクロミック素子に関し、特に窓のような透明なフォトクロミック素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日のスマートウィンドウ市場は、現段階では主に電気を利用して窓の透明度を制御する技術によって支配されている。これらの種類の窓は各種技術、例えばエレクトロクロミック技術または分散粒子配列法を利用して達成することができ、どちらも当該分野において高い機能性を有する高度に成熟した技術状態を達成している。但し、全ての電気を用いる技術で共通していることは、機能のために複雑な多層構造に依存し、それらは作製手順を著しく複雑にし、かつさらに窓の値段を上昇させるという点である。そのような窓は、使用者に透明度を個人的に制御させる自由度を与えるという大きな利点を有するが、配線および制御システムを設置しなければならないために多大な設置および維持費を必要とする。比較してみると、フォトクロミック材料に基づくスマートウィンドウは、フォトクロミック成分自体の設計が単純であり、かつその透明度が使用者が全く干渉することなく屋外照明によってのみ決まるという意味で受け身であるという理由から、全てのこれらの言及されている問題を回避する。従って、そのような窓は、通常の窓と比較してさらなる費用を全く必要とすることなく設置することができ、それらを使用者が経験する条件、例えば窓が設置されている位置における気候および緯度によって決まる条件に合わせて作製することができる。
【０００３】
いくつかのフォトクロミック材料が長年知られているが、その大部分が有機由来である。そのような材料の例は、スチルベン類、ニトロン類、フルギド類およびスピロピラン類であり、それらは全て光で照らすと化学変化を起こし、照明を除去するとその変化は逆になる。そのような化学変化は材料によって異なり、例えばシス・トランス異性化または酸化状態における変化であり得るが、これらの全ての反応に共通することは、それらにより可視光スペクトル内の光の吸収の上昇が生じることである。有機フォトクロミック材料は、このような理由からいくつかの用途で用いられているが、恐らく最も一般的に知られているものは今日商業的に入手可能であるフォトクロミックガラスである。非常に機能的であるが、全ての有機フォトクロミック材料が、スケーラビリティを制限する複雑な作製方法への依存に悩まされており、それらは全て、照明または経年のいずれかによって引き起こされる有機材料の劣化を意味する「疲れ」に悩まされている。フォトクロミック材料は、屋内照明を調節する方法としての大規模な商業用の窓における所望の成分であるため、より高い疲れ抵抗性を有し、かつより容易に大規模に作製することができる代替材料を探究することに関心が寄せられている。
【０００４】
有機フォトクロミック材料が経験する劣化問題により、フォトクロミック特性を有する非劣化性無機材料の開発に関心が寄せられている。従って、窓および同様のものに使用することができる安定なフォトクロミック素子を提供することが本発明の目的である。これは添付の特許請求の範囲に記載されているようにして得られる。
【発明の概要】
【０００５】
従って本発明は、光による可逆反応によってガラスの透明度を調節することを目的とした無機ガラスコーティングの分野に関する。本発明におけるフォトクロミック材料は、フォトクロミック有機材料と同一の方法では劣化しない特別に調製された無機水素化物であり、時間の経過および長期間の照明後にもフォトクロミック特性を保持する良好な候補となる。
【０００６】
既に知られている無機ガラスコーティング材料の１つは、反応性スパッタリングを用いて蒸着される酸素含有水素化イットリウムである。フォトクロミック水素化イットリウムは最初にダイヤモンドアンビルにおける高圧下での少量の金属イットリウムの水素化によって調製されたが、大量生産における限界ならびにフォトクロミック挙動の限界により、この作製方法は大規模製造のために検討されることはなかった。フォトクロミック水素化イットリウムは後に、酸素含有水素化イットリウムの形態であって、そのフォトクロミック挙動が製造中の酸素の組み込みに対して認められている反応性スパッタリングにより調製された。約４０％（絶対）のダイナミックコントラスト（非光黒化状態と比較して光黒化状態において４０％低い透過率を意味する）によりフォトクロミックではあるが、これらの酸素含有水素化イットリウム（ＹＨ：Ｏ）膜の製造方法は、作製される膜における不均質性によって引き起こされる大量生産に対する限界に悩まされている。ＹＨ：Ｏの大規模な均質膜は後に、現在では約２０％のさらにより低いダイナミックコントラストではあるが、入手可能な光黒化度のどんな制御も行うことなく同じ方法で調製されている。ダイナミックコントラストはこの場合、フォトクロミック材料の透き通った状態と光黒化状態との透過率の差として定義される。以前に報告されているフォトクロミックＹＨ：Ｏ膜に共通することは、それらが全て空気中での長期貯蔵ならびに長期照明により劣化するという点である（Ｔ．Ｍｏｎｇｓｔａｄら，Ｓｏｌａｒ  Ｅｎｅｒｇｙ  ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ａｎｄ  Ｓｏｌａｒ  Ｃｅｌｌｓ  ９５（２０１１）３５９６−３５９９，“Ａ  ｎｅｗ  ｔｈｉｎ  ｆｉｌｍ  ｐｈｏｔｏｃｈｒｏｍｉｃ  ｍａｔｅｒｉａｌ：Ｏｘｙｇｅｎ−ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ  ｙｔｔｒｉｕｍ  ｈｙｄｒｉｄｅ（新しい薄膜フォトクロミック材料：酸素含有水素化イットリウム）”）。本発明によれば、これは、材料中の水素濃度を維持し、かつ長期間にわたってそれを酸化から保護する透明なキャッピング層をＹＨ：Ｏの上に塗布することによって改良されている。
【０００７】
以下、本発明を例によって示す添付の図面を参照しながら本発明についてより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の好ましい実施形態を構成する可能な層状構造を示す。
【図２】材料中の水素含有量とその外観との関係を示す。
【図３】本発明に係る窓の透過を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明は、物理蒸着方法によってスケーラブルに、高度にフォトクロミックで安定な水素化イットリウム薄膜を製造する方法に関する。材料に組み込まれる水素および酸素の制御によって、広範囲の用途に適合した特性を有する大規模な均質フォトクロミック薄膜の製造が可能な作製手順のまま、透明度、伝導率および光黒化度を制御することができる。前記薄膜は、それらを長時間化学的に安定なままにする非反応性透明材料、例えば酸化物または窒化物でこれらを被覆することによって膜からの水素漏れまたは例えば周囲との長期反応による劣化からさらに保護されている。
【００１０】
より具体的には、キャッピング層とは、所望の用途すなわち窓の寿命の間にそれらを本質的に変化させないまま保ち、フォトクロミック層内の安定な水素および酸素濃度を維持するためのものである。
【００１１】
本質的に変化させないという場合、その濃度が長時間の経過後も材料の物理的性質に影響を与えない程十分に一定なままでなければならないことを意味する。完璧な不透過性を有する材料は存在しないため、若干の消散は生じる可能性があり、かつ生じるものと思われる。
【００１２】
透過性は、どの位の量およびどの位の速さで物質が別の物質を通して拡散することができるかの尺度である。断面積Ａおよび厚さＬを有する平らなスラブを検討すると、透過性は以下の方程式：
【数１】
2019505845.tif 000003
（式中、ｄｖ／ｄｔはスラブを通るガスの流れであり、Ｋは透過性であり、ＰＨ−ＰＬはスラブにおける圧力差である）
によって定義される。
【００１３】
次に、上記のような１ｍ２であって１００ｎｍの厚さのスラブ（キャッピング層）で被覆された１ｍ２であって１０００ｎｍの厚さのＹＨ：Ｏ膜を仮定する。室温で９．３×１０−２８ｍｏｌ／Ｐａ・ｍ・ｓの多結晶アルミナガラスの透過率値（Ｊ．Ａｍ．Ｃｅｒａｍ．Ｓｏｃ．，８８［１］１５−１８（２００５））を用い、かつＰＨ−ＰＬ＝１ａｔｍである場合、本発明者らは、上記方程式を用いてスラブを通る水素の流れが１秒当たり１．２２×１０−１８ｍｏｌであることを見出した。１ｍ２であって１０００ｎｍの厚さのＹＨ：Ｏ膜において約０．０４２ｍｏｌの水素総量を用いた場合、本発明者らは全ての水素が消散するのに１．１×１０９年を待つ必要がある。
【００１４】
総水素含有量の有意な消散の閾値を１％と設定した場合、この閾値には１．１×１０７年後に到達する。これは、どの窓においても持続するために必要な長さよりも長い年数であるため、故に本発明者らはアルミナを水素に対して本質的に不透過性な材料と呼ぶ。
【００１５】
ＰＨ−ＰＬの値はこの場合１ａｔｍに設定されていることに留意されたい。この値は大抵誇張としてみなされ得るが、本発明者らは、方程式（１）からＰＨ−ＰＬがｄｖ／ｄｔに線形に比例するため、あらゆる有意な方法でその結果に影響を与えることなく何倍もより高くなり得ることが分かる。
【００１６】
Ｃｈａｎｇ  Ｃｈｕａｎ  Ｙｏｕ，Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ  １０５，０３１９１０（２０１４），“Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｂａｎｄ  ｇａｐ  ａｎｄ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  ｔｈｉｎ  ｆｉｌｍｓ  ｏｆ  ｙｔｔｒｉｕｍ  ｈｙｄｒｉｄｅ（バンドギャップの工学技術および水素化イットリウム薄膜の光学的性質）”およびＴ．Ｍｏｎｇｓｔａｄら，Ｓｏｌａｒ  Ｅｎｅｒｇｙ  ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ａｎｄ  Ｓｏｌａｒ  Ｃｅｌｌｓ  ９５（２０１１）３５９６−３５９９，“Ａ  ｎｅｗ  ｔｈｉｎ  ｆｉｌｍ  ｐｈｏｔｏｃｈｒｏｍｉｃ  ｍａｔｅｒｉａｌ：Ｏｘｙｇｅｎ−ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ  ｙｔｔｒｉｕｍ  ｈｙｄｒｉｄｅ（新しい薄膜フォトクロミック材料：酸素含有水素化イットリウム）”という論文に開示されているように、水素化イットリウムの光学的性質は材料の水素含有量によって変化し得ることが知られている。但し、後者の刊行物で述べられているように、フォトクロミズムの機序は解明されていない。さらなる考察により、フォトクロミズムにとって材料の酸素含有量が重要であるという結論に導かれる。
【００１７】
Ｔ．Ｍｏｎｇｓｔａｄら，Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｌｌｏｙｓ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ  ５０９Ｓ（２０１１）Ｓ８１２−Ｓ８１６，“Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  ｙｔｔｒｉｕｍ  ｈｙｄｒｉｄｅ  ｔｈｉｎ  ｆｉｌｍｓ  ｐｒｅｐａｒｅｄ  ｂｙ  ｒｅａｃｔｉｖｅ  ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ（反応性スパッタリングによって調製された透明な水素化イットリウム薄膜）”という論文では、透明な半導体の水素化イットリウム層を含む層状構造について考察されている。この場合、それを非透明にする１５０ｎｍの厚さのモリブデンキャッピング層を使用して水素化イットリウムからの水素の拡散を回避する。モリブデンキャッピング層は透明でなかったため、その構造は窓に適しておらず、またその目的は太陽電池のために水素化イットリウムを使用することであり、従ってフォトクロミック効果は求められていなかった。一般的には、その水素透過性に関わらず、１０ｎｍ（ナノメートル）よりも厚いどの金属コーティングも可視光および紫外光スペクトルにおけるその低い透過率によりフォトクロミック窓には適していない。どのフォトクロミック窓にも、その透き通った状態でゼロ以外の視覚的透明度、好ましくは５０％超の透明度を有することが求められる。
【００１８】
より具体的には、本発明は、本発明に係るフォトクロミック窓の断面を示す図１に示されており、ここでは光５が窓に向かって伝播している。この窓は第１のキャッピング層１、フォトクロミック層２、第２のキャッピング層３および基板４によって構成されている。キャッピング層１，３は水素および酸素を通すことができず、従ってフォトクロミック層２中に存在する水素含有量ならびに酸素含有量を維持する。従って、この窓を通過する光の量は光の強度およびフォトクロミック効果によって決まる。
【００１９】
より詳細には、フォトクロミック層２は、フォトクロミック材料の目的とする効果および特性によって連続層であっても担体材料中にあるフォトクロミック材料の粒子からなっていてもよい。さらに、フォトクロミック効果の大きさは、材料の特性を調整し、かつ／またはフォトクロミック粒子の濃度を変えることによって選択してもよい。担体材料は、限定されるものではないが、例えばプラスチック、ポリマー、酸化物または窒化物からなっていてもよい。
【００２０】
キャッピング層１，３の存在は、フォトクロミック材料を安定化させるために重要である。それらの層がフォトクロミック層の上部によって構成され得るものと想定することができるが、キャッピング層は時間と共に劣化する傾向があり、例えば単一原子としての水素および酸素および分子中の水素および酸素のどちらに対して本質的に不透過性である基板材料を選択することによって基板層４などのさらなる層と組み合わせなければならない。
【００２１】
本発明の好ましい実施形態では、フォトクロミック層２を構成するスパッタ蒸着させた水素化イットリウムの光学特性およびフォトクロミック特性に対して水素および酸素の組み合わせた役割が利用される。透明度、伝導率および光黒化度のような特性は、水素および酸素含有量を制御することによって制御することができる。
【００２２】
非常に低いか存在しない水素含有量の水素化イットリウムのスパッタ蒸着により金属イットリウム膜が得られ、従ってそれらは完全に不透明である。この膜中の水素含有量を慎重に増加させることにより、図２に示すように、最終的に水素含有量が臨界濃度に達し、そこでは材料が金属の不透明体６から暗い艶のない不透明体７に変化し、その後、それはさらにより高い水素含有量により第２の臨界濃度に達し、それにより材料は黄色／橙黄色の透明体８になるまで変化することができる。
【００２３】
具体的には、水素化イットリウムは水素濃度が１個のＹ当たり約２個のＨ以下であれば暗状態になることが知られているが、正確な数は知られていない。水素含有量が減少すれば、水素化イットリウムは化学量論量以下の水素化イットリウムまたは水素化イットリウムと金属イットリウムとの混合物として存在する。
【００２４】
１個のＹ当たりのより高い濃度のＨでは、水素化イットリウムは透明に変わることができる。正確な量は作製方法、選択された基板および不良個数によって決まり、従って本明細書には指定されていない。また、透明度は材料中の他の物質の混入の発生によって決まる。現段階では、１個のＹ当たり３個超のＨにおける実用限界が存在し、従って実用的な領域は１個のＹ当たり３個未満のＨである。
【００２５】
フォトクロミック効果を維持するために、材料は少なくとも１ｅＶ、好ましくは最初の状態で４ｅＶ未満すなわち照明の範囲内のバンドギャップを有していなければならない。より好ましくは、バンドギャップは２ｅＶ〜３．５ｅＶまたは理想的には２．５ｅＶ〜３．２ｅＶでなければならない。
【００２６】
調節可能な透明度、伝導率およびフォトクロミックダイナミックコントラスト度を有する大規模な均質水素化イットリウム膜は、反応性スパッタリングにより作製することができる。
【００２７】
基板４（その上で膜を成長させる材料）は、基板全体にわたって均一な膜厚を得るためにプラズマプルームの前で動かし続ける。基板に印加しなければならない好ましい種類の動きはスパッタリングシステムの性質によって決まるが、そこでの目標は基板全体にわたって常に均質な厚さを達成することである。その動きはいかなる場合であっても、反応性スパッタリングにより生じることが知られている幾何学的因子によって引き起こされる化学組成に関するあらゆる不均質性を回避するために十分に速くなければならない。後者は膜において均一に分散される応力を維持し、亀裂形成および剥離を最小限に抑えるためにも重要である。
【００２８】
上記水素化イットリウム膜は典型的には約１００ｎｍの厚さで作られるが、それらは目的とする用途に応じて、より厚いまたはより薄い形態で存在してもよい。水素化イットリウム膜の典型的な厚さは２００ｎｍ〜１５００ｎｍであり、理想的には５００ｎｍ〜１２００ｎｍである。この膜を基板４の広範囲に蒸着させることができ、各種透明なガラスまたはポリマー基板が窓産業内での用途により最も関心が寄せられている。
【００２９】
水素化イットリウムは、イットリウムの低い電気陰性度により非常に酸化しやすいことが知られている。従って、保護されていない膜は長時間の空気への曝露によって酸素および水蒸気と連続的に反応し、これは化学組成およびそれにより材料の物理的性質を変化させるだけでなく、膜における応力レベルを上昇させ、それらをさらに亀裂させ、次いで徐々に潜在的な剥離を生じさせる。この問題の解決法が本発明者らによって開発され、ここで図１を再度参照すると、透明な非反応性コーティング１が酸素への限られた曝露または蒸着プロセス後に水素化イットリウム膜２の上に蒸着されている。このコーティングすなわちキャッピング層１は、可視光スペクトル（およびフォトクロミック層のバンドギャップよりも大きなエネルギーを有する紫外線）に対して大部分が透明であり、かつ水素化イットリウムおよび空気に対して非反応性であり、かつ酸素および水に対する強力な拡散障壁を提供する限り、任意の材料、例えば酸化物、窒化物、オキシ水素化物などからなっていてもよい。最後の基準を満たすことができないと、時間と共に周囲からの酸素をコーティングを通して拡散させてしまい、酸化およびそれにより水素化イットリウムの劣化が生じる。キャッピング材料の例は、遷移金属の酸化物および窒化物、アルカリ性酸化物および窒化物ならびに希土類酸化物または窒化物である。具体例は、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化イットリウム、酸化アルミニウム、窒化ケイ素および窒化アルミニウムである。また、キャッピング層は有機の性質を有していてもよく、例えばポリマーまたはプラスチックであってもよい。
【００３０】
上記コーティングは、酸素に対して拡散障壁として機能するだけでなく、下にある水素化物からの水素の拡散に対する拡散障壁として機能してもよい。実験データから、空気に曝露した場合ならびにイオン放射線に曝された場合に水素が材料から漏れるということが分かっている。水素化物の特性が水素の濃度によって決まるため、時間および使用の関数として安定な水素濃度を維持することが重要である。従って、コーティングすなわちキャッピング層１は水素化物を安定化させ、水素が例えば高温時にフォトクロミック層２から拡散するのを妨げる。上述のように、同様のコーティングすなわちキャッピング層３が基板４とフォトクロミック層２との間に存在していてもよく、あるいは基板自体がフォトクロミック層からの水素の拡散を妨げてもよい。
【００３１】
図３は本発明に係る窓の透過を示し、ここでは上側の曲線は照明なしでの透過を示し、下側の曲線は１時間の照明後の透過を示す。
【００３２】
要約すると、本発明は、基板と、選択されたバンドギャップを有する水素化イットリウムを含む少なくとも１つの層とを備えた可変透明度を有する金属水素化物素子に関する。先に述べたとおり、水素化イットリウム層は連続層であっても水素化イットリウムの粒子もしくはセグメントを含む層であってもよい。
【００３３】
好ましくは、限定されるものではないが酸化物もしくは窒化物層によって構成されたキャッピング層は、少なくとも部分的に基板とは反対側にあるフォトクロミック層の側面に位置しており、単一原子および分子の形態の水素および好ましくは酸素ならびに水に対しても本質的に不透過性である。キャッピング層は、好ましくは全ての反応性ガスに対する拡散障壁としても機能するものでなければならない。この層は、厚さをそれ自体公知の方法で調節することによって、窓の色の調節の実現性も可能にすることができる反射防止コーティングとして機能してもよい。
【００３４】
水素化イットリウム層がセグメントまたは粒子からなる実施形態では、それらが、金属水素化物を含み、かつセグメントまたは粒子を覆って障壁のように機能するキャッピング層において分散されていてもよい。
【００３５】
本発明の一実施形態によれば、キャッピング層は水素化イットリウム層を酸素に曝露することによって製造してもよく、このように水素化イットリウムと酸素との反応により酸化物層を作製してもよい。
【００３６】
基板は同様のキャッピング層を含んでいてもよく、あるいは水素に対して本質的に不透過性であり、好ましくは酸素および水に対しても不透過性であり、かつ反応性ガスに対する拡散障壁として機能するという点で本質的に同じ特性を有する材料で作られていてもよい。
【００３７】
キャッピング、水素化イットリウムおよび基板に加えて、層間または当該素子の上もしくは下に任意の数の透明もしくは部分的に透明な層が光学目的または設計目的のために追加されていてもよい。これらの層は、限定されるものではないが、任意の透明の材料、ガス、流体または真空からなっていてもよい。
【００３８】
水素化イットリウムは好ましくはフォトクロミック特性を有し、従って照明に当てた場合に暗くなり、非照明条件下では１ｅＶ超、好ましくは４ｅＶ未満のバンドギャップを有する。より好ましくは、バンドギャップは２ｅＶ〜３．５ｅＶまたは理想的には２．５ｅＶ〜３．２ｅＶでなければならない。
【００３９】
上述したように、水素濃度は１個のＹ当たり最大３個のＨであってもよい。より好ましくは、水素含有量は、１個のＹ当たり０．５〜２個のＨまたは理想的には１個のＹ当たり０．７〜１．５個のＨでなければならない。水素化イットリウムの少なくとも１つの層の透明度、伝導率および／または光黒化度は、水素および酸素の選択された濃度によって与えられる。
【００４０】
代わりまたは組み合わせで、水素化イットリウムの求められる透明度、伝導率および／または光黒化度は、製造中に組み込まれる水素の濃度に加えて酸素の濃度を制御することによって得られる。層中の平均的な酸素濃度は０〜６５原子百分率の範囲内で異なってもよく、好ましくは５０原子百分率（％ａｔ）未満であり、特に約３０原子百分率である。
【００４１】
また水素化イットリウムは、イットリウムの濃度よりも低い濃度を有する各種ランタニド類またはアルカリ土類金属などの任意の数の元素でドープされていてもよい。そのような元素の例は、ランタン、エルビウム、マグネシウム、カルシウムおよびストロンチウムである。
【００４２】
上述のように、本発明に係る素子の製造方法は、好ましくは水素不透過性基板上に水素化イットリウムを作製するための物理蒸着技術を使用する工程を含み、ここでは、水素化イットリウムは選択された濃度の水素および酸素を有する。この工程の後に、水素および好ましくは酸素に対しても不透過性の材料を蒸着させ、前記水素化イットリウム層の上にキャッピング層を設ける。中間工程、例えば基板が水素に対して透過性である場合に基板の上にキャッピング層などのさらなる層を提供する工程も適用してもよい。
【図１】
2019505845.tif 000004
【図２】
2019505845.tif 000005
【図３】
2019505845.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成29年11月21日(2017.11.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素に対して本質的に不透過性の透明な基板と、
選択されたバンドギャップを有するフォトクロミック水素化イットリウムを含む少なくとも１つの層と、
少なくとも部分的に前記基板とは反対側にあるフォトクロミック水素化イットリウム層の側面に位置する透明なキャッピング層であって、前記水素化イットリウム中の水素濃度を維持するために水素に対して本質的に不透過性のキャッピング層と
を備える、可変透明度を有するフォトクロミック金属水素化物素子。
【請求項２】
前記フォトクロミック水素化イットリウムは非照明状態において１ｅＶ超のバンドギャップを有する、請求項１に記載の素子。
【請求項３】
前記フォトクロミック水素化イットリウムは非照明状態において４ｅＶ未満のバンドギャップを有する、請求項１に記載の素子。
【請求項４】
前記フォトクロミック水素化イットリウムの少なくとも１つの層の透明度、伝導率および／または光黒化度は選択された濃度の水素によって得られる、請求項１に記載の素子。
【請求項５】
前記フォトクロミック水素化イットリウムの少なくとも１つの層の透明度、伝導率および／または光黒化度は、前記層における酸素濃度または水素濃度と組み合わせた酸素濃度を制御することによって得られる、請求項１に記載の素子。
【請求項６】
前記フォトクロミック水素化イットリウムは、イットリウムの濃度よりも低い濃度を有するランタニド類またはアルカリ土類金属類のような任意の数の元素でドープされている、請求項１に記載の素子。
【請求項７】
前記基板は水素に対して本質的に不透過性である、請求項１に記載の素子。
【請求項８】
前記基板は酸素および／または水に対して本質的に不透過性である、請求項１に記載の素子。
【請求項９】
前記キャッピング層は酸素および／または水に対して本質的に不透過性である、請求項１に記載の素子。
【請求項１０】
前記キャッピング層は全ての反応性ガスに対する拡散障壁として機能する、請求項１に記載の素子。
【請求項１１】
前記基板には、前記金属水素化物層と前記基板との間に作製された水素、酸素および／または水に対して不透過性の透明もしくは部分的に透明な層が設けられている、請求項１に記載の素子。
【請求項１２】
前記キャッピング層は、その中に埋め込まれているフォトクロミック水素化イットリウムのセグメントまたは粒子を囲む水素不透過性の透明もしくは部分的に透明の材料によって構成されており、前記フォトクロミック層はこのようにして前記透明もしくは部分的に透明な層の中に埋め込まれている、請求項１に記載の素子。
【請求項１３】
前記キャッピング層は酸化物もしくは窒化物層によって構成されている、請求項１に記載の素子。
【請求項１４】
前記キャッピング層は反射防止コーティングとして機能する、請求項１に記載の素子。
【請求項１５】
水素不透過性の基板上に選択された濃度の水素を有する水素化イットリウムを作製するための物理蒸着技術を使用する工程と、前記水素化イットリウム層の上に水素不透過性のキャッピング層を蒸着させる工程とを含む、請求項１に記載の素子を製造するための方法。
【請求項１６】
前記水素化イットリウムは選択された濃度の酸素を有する、請求項１５に記載の方法。
【国際調査報告】
2019505845.tif 000007
2019505845.tif 000008
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