(57)【要約】  固体薄膜電気化学装置１０と該装置の製造方法とが開示される。例示的装置１０は、少なくとも１つの電極１４と、該電極１４上に蒸着された電解質１６とを含む。電解質１６は、別の物理的特性である少なくとも２つの均質層を含む。２つの均質層は、第１の緻密な層１５と第２の多孔性の層１６とを備える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体薄膜電気化学装置であって、
少なくとも１つの電極と、
該電極上に蒸着された電解質と、を備え、該電解質が別の特性である少なくとも２つの均質層を含み、該２つの均質層が第１の緻密な層と第２の多孔性の層とを備えた固体薄膜電気化学装置。
【請求項２】
前記少なくとも２つの均質層が、第１の緻密な薄層と第２の多孔性の厚層とを備えた請求項１記載の固体薄膜電気化学装置。
【請求項３】
第１の緻密な層が酸素および水のいずれかまたは両方に対する実質的な障壁を提供する、および、第２の多孔性の層が実質的な機械的安定性を提供する、のいずれかまたは両方であって、両層が良好なイオン伝導体である請求項１記載の固体薄膜電気化学装置。
【請求項４】
基板、第２の電極層、１または複数の集電装置および１または複数のエレクトロクロミック層のうちの１または複数をさらに備えた請求項１記載の固体薄膜電気化学装置。
【請求項５】
前記電解質が、リチウムイオン伝導性である請求項１記載の固体薄膜電気化学装置。
【請求項６】
前記電極が、リチウムイオン反応性である請求項１記載の固体薄膜電気化学装置。
【請求項７】
前記電極の一方または両方がリチウム化電極であって、前記電解質がリチウムベースである請求項１記載の固体薄膜電気化学装置。
【請求項８】
前記電極が、リチウム化金属酸化物、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎＯ2またはＬｉＭｎ2Ｏ4）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ）、スピネルまたはコバルト、マンガンあるいはニッケルのうちの２以上の混合物、またはリチウム化金属リン酸塩、またはリン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ4）のうちの１または複数を含む請求項１記載の固体薄膜電気化学装置。
【請求項９】
前記電解質が、ヨウ化リチウム（ＬｉＩ）、リン酸リチウムオキシナイトライド（ＬｉＰＯＮ）、Ｌｉ+輸送能力を有する固体ポリマーセパレータ、リチウム塩を含有する固体ポリマーセパレータ、リチウムおよびハロゲン複合材料、四ハロゲン化アルミニウムリチウム、四フッ化アルミニウムリチウム（ＬｉＡｌＦ4）のうちの１または複数を含む固体電解質である請求項１記載の固体薄膜電気化学装置。
【請求項１０】
前記電極が、リチウム金属、黒鉛、特定の金属酸化物、または別の炭素ベース形態のうちの１または複数を含む請求項１記載の固体薄膜電気化学装置。
【請求項１１】
リチウム金属、黒鉛、金属酸化物、または別の炭素ベース形態のうちの１または複数を含む第２の電極をさらに備えた請求項１記載の固体薄膜電気化学装置。
【請求項１２】
薄膜電池、リチウムイオン電池、またはエレクトロクロミック装置のうちの１または複数であるか、あるいは一部である請求項１記載の固体薄膜電気化学装置。
【請求項１３】
別の物理的特性である２つの均質層が、別の製造的特徴を使用して形成される請求項１記載の固体薄膜電気化学装置。
【請求項１４】
別の物理的特性である２つの均質層が、異なる温度、圧力、速度、蒸着速度、濃度または別の大気条件のうちの１または複数を含む別の製造的特徴を使用して形成される請求項１記載の固体薄膜電気化学装置。
【請求項１５】
前記第１の緻密な層および第２の多孔性の層が高真空にて形成され、該第１の緻密な層が、より緻密で低浸透性の層を形成するために一低圧下にて形成され、第２の層が、第２の相対的多孔性の層を形成するために低真空の高圧にて形成される請求項１記載の固体薄膜電気化学装置。
【請求項１６】
前記第１の緻密な層および第２の多孔性の層が高真空にて形成され、該第１の緻密な層が、より緻密で低浸透性の層を形成するためにある低圧にて形成され、第２の層が、第２の相対的多孔性の層を形成するために低真空の高圧にて形成され、第２の低真空圧が約１００倍高圧である請求項１記載の固体薄膜電気化学装置。
【請求項１７】
固体薄膜電気化学装置の製造方法であって、
電極を支持材上に蒸着する工程と、
電解質を電極上に蒸着する工程と、を含み、該電解質の蒸着工程が別の物理的特性である少なくとも２つの均質層の電解質の蒸着を含み、該２つの均質層が第１の緻密な層と第２の多孔性の層とを備えた方法。
【請求項１８】
別の特性が、種々の温度、圧力、速度、蒸着速度、濃度または別の大気条件のうちの１または複数を含む、１または複数の製造的特徴を変更することによってもたらされる請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
２つの別個であるが化学的に均質な層である電極および電解質を含む固体薄膜電気化学装置を形成する方法であって、電極層を形成する工程と、第１の電解質層を形成する工程と、第２の電解質層を形成する工程と、を含む方法。
【請求項２０】
前記第１の電解質層が薄膜蒸着によって電極上に形成され、前記第２の電解質層が異なる製造条件にて前記第１の電解質層上に形成される請求項１９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
契約上の原点
米国政府は、米国エネルギー省とMidwest Research Instituteの一部門であるNational Renewable Energy Laboratoryとの間で締結された契約番号第ＤＥ−ＡＣ３６−９９ＧＯ１０３３７号により、本発明に対する権利を有する。
【背景技術】
【０００２】
固体薄膜電子装置の分野において、種々の応用は、層内または層間でのイオン輸送を供する材料を使用する。第１の例は、リチウムイオンおよびリチウム金属電池などの電荷蓄積のための薄膜電池であり、リチウムイオンは、陰極および陽極の２つの電極層間に配置された電解質層内または電解質層を通って移動する。さらなる応用の一部はエレクトロクロミック（ＥＣ）装置を含み、これは、場合によっては、参照電極層と対極層との間の電解質層においてリチウムイオン輸送も使用して装置の移行において光学的変化をもたらす。
【０００３】
このような、または他の類似の固体薄膜電子装置のいずれかにおいて、種々の複雑な問題に直面し得る。たとえば、多くの実施において、たとえばリチウム金属電極またはリチウム化電極または電解質層として第１のリチウムベースの層の使用を含むことがあり、リチウム化とは層内に介在Ｌｉ+イオンを含むという意味である。しかしながら、このような層内のリチウムは比較的変化し易く、すなわち不安定であり、したがって層とＬｉイオンとの空気（酸素、Ｏ2または水蒸気、Ｈ2Ｏ）への暴露は、リチウムと酸素との反応を許容してリチウムを酸化し、その結果、イオン輸送のためにリチウムは利用できなくなる。このような酸化反応によって生成されたより安定した酸化リチウム（ＬｉＯ）は、移動および電気化学作用に使用可能な遊離Ｌｉ+イオンを提供しない。
【０００４】
このような空気暴露が生じ得る場合の例として、リチウム化電極層がマスク交換中に空気に暴露されるか、または被覆層の性質がたとえば多孔性であって、被覆層への空気暴露によって酸素の透過または下層のリチウム化層へ通過が可能となる場合など、そのいずれかまたは両方の製造事例が含まれ得る。より詳細な例として、たとえば、リチウム化酸化ニッケル（ＮｉＯ）電極層または他のリチウム化金属酸化層（特に、リチウム化ＮｉＯもまた、ＥＣ装置において対極層として使用可能である）などのリチウム化電極層上に蒸着された四フッ化アルミニウムリチウム（ＬｉＡｌＦ4）の多孔性の被覆層など、比較的多孔性のリチウムベース電解質層の使用を含み得る。一般的に、多孔性電解質層の蒸着後にはマスク交換が望ましいことがあるが、しかしながら、これは、多孔性電解質層を通る酸素の透過によって、リチウム化電極層を酸素に暴露し得る。より安定した低いＬｉ+イオン移動性のＬｉＯ−ＮｉＯ電解質層は、効率的な伝導のためには、比較的少ないＬｉ+を残す結果となり得る。
【０００５】
さらに、より緻密で低い多孔性の被覆層は、酸素への透過性が低くなり得るにもかかわらず、より多孔性の電解質層の使用は機械的および電気的あるいは電気化学的（すなわち、より優れたイオン伝導性）に所望の特性を有することができ、したがって、空気暴露を阻止するために、単純により緻密で低い多孔性の層に代替することは、好ましい選択肢でないこともある。酸素透過を阻止するために、たとえば、四フッ化アルミニウムリチウム（ＬｉＡｌＦ4）などの緻密なリチウムベースの電解質薄層をリチウム化電極上に蒸着層として使用することができるが、しかしながら、このような緻密な電解質は、あまり導電性がなく、および／または構造的に強くなく亀裂を生じやすいため、ここから望ましくない電気短絡を生じ得る。
【０００６】
したがって、リチウムイオンの酸化から保護され、構造的および電気的または電気化学的安定性のうちの１または複数を含む固体薄膜装置を提供することが望ましいことがわかる。
【０００７】
前述の関連技術およびこれに関する限定は、例示目的であり限定的でない。関連技術の他の限定は、本明細書の読解および図面の検討によって当業者に明らかとなる。
【発明の概要】
【０００８】
以下の実施およびその特徴について、システム、手段および方法とともに説明および例示するが、これらは模範的および例示的であって範囲を限定する意図ではない。種々の実施において、１または複数の前述の課題は低減または除去され、他の実施は他の改善に向けられる。
【０００９】
例示的な固体薄膜電気化学装置は、少なくとも１つの電極と、該電極上に蒸着された電解質とを含むことができ、該電解質は、第１の緻密な層および第２の多孔性の層である、少なくとも２つの別の特性の均質層を含む。
【００１０】
前述の特定の特徴および利点は、このような発展により達成可能な特徴および利点の例示であり、実現され得る潜在的な利点を包括または限定することを意図していない。したがって、このような発展の前述および他の特徴および利点は、本説明から明らかになるか、または本開示を実施することから理解でき、実施は、本実施の形態の通りに、あるいは当業者に明らかなあらゆる変形例の観点から変更される。
【００１１】
例示的実施は図面の参照図に示されている。ここに開示された実施の形態および図面は限定的ではなく、例示的であるとみなすことを意図している。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】例示的電子装置の概略的等角図である。
【図２】代替的な例示的電子装置の概略的等角図である。
【図３】例示的製造方法のフローチャートである。
【図４】さらなる代替的な例示的電子装置の概略等角図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
ここに示されるものは、例示的電子装置とその製造方法であって、別の固体形状の均質な二重層の材料の使用を含み、構造的および／または電気的または電子的安定性ならびに酸化からの保護の利点を供する。より詳細には、特に固体薄膜リチウムイオン電池またはエレクトロクロミック（ＥＣ）装置などの電気装置、およびこのような装置の製造のための方法をここに説明する。２つの均質層の物理的特性は、高イオン伝導率、機械的破壊靱性および／または大気ガスの低拡散定数などを提供するなど、著しく改善された物理的特性の１または複数、またはこれらのすべての特性を同時に提供するために操作され得る。
【００１４】
図１は、本発展が適用または使用され得る例示的な薄膜電子装置１０の全体図を供する。より詳細には、電子装置１０は、電解質層１６を上に有する第１の電極層１４と、この上に形成された第２の電極層１８から形成され得る基板１２を含み得る。このような装置１０が電池である場合、電極１４，１８は負荷２２に給電するために回路２０に接続可能であり、回路および負荷２０，２２は破線で図示され、任意的およびその概略的表示を示す。特に、回路２０へのこのような接続をもたらすために、基板および／または電極上に蒸着された１または複数の薄膜集電装置（たとえば、図示しない陽極および／または陰極集電装置）の形態か、または当該技術において既知であり、後に開発され得る他の接続を通じて１または複数の導電性接点を使用できる。代替的に、電子装置１０は、エレクトロクロミック（ＥＣ）装置でよく、実質的に同様の基本構造を有し得るが、このような回路および負荷へ取り付けられず、イオン輸送を駆動して光学特性変化をもたらすために電源に取り付けられる。
【００１５】
図２において、装置１０内にさらなる中間層１５が付加されて示されている。本発展によると、中間層１５は電解質１６と均質な材料製でよいが、１または複数の別の物理的特性を有するように蒸着される。一例において、層１５は特定の選択材料製の緻密な薄層であって、該層は、同一材料であるが、たとえばあまり緻密でなく、または均一な多孔質を有する背高の厚層１６と比較して、緻密な薄層である。別の特徴は、異なる温度、圧力、速度（蒸着速度）、濃度または他の別の大気または他の製造条件での製造工程を通じて達成可能である。たとえば、多くの薄膜製造工程は高真空圧にて生じるが、しかしながら、一低圧下で高真空にて蒸着されたいくつかの材料は、相対的に多孔性の層を形成可能であり、また、さらに低圧（たとえば、１００倍低いなど、以下の説明を参照）下では、より緻密で浸透性の低い層を形成し得る。図３に簡潔に示されているように、製造工程３００のための３つの一般的工程が明らかとなる。第１の工程３０１では電極層を形成し、第２の工程３０２では第１の電解質層を形成し、および第３の工程３０３では第２の電解質層を形成する。ここに図示されていないものは、第２の電解層を形成する際の事前の、または後続に生じる可能な別の工程である。
【００１６】
固体の薄膜リチウムイオン電池において、各々の電極に対して種々の材料が使用されている。一般的に、陽極（従来のリチウムイオン電池に給電する正極）は、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2）などのリチウム化金属酸化物、またはマンガン（ＬｉＭｎＯ2またはＬｉＭｎ2Ｏ4）およびニッケル（ＬｉＣｏＯ2）などの他の金属酸化物またはスピネルあるいはその混合物（たとえば、２以上のコバルト、マンガンまたはニッケル）、またはリン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ4）などのリチウム化金属リン酸塩を含む。陰極（電池の充電中にはＬｉ+イオンが挿入され、電池の放電中にはＬｉ+イオンが移動または抽出される負極）もまた多くの材料から作製でき、たとえば、場合によってはリチウム金属が使用され、黒鉛、特定の金属酸化物、または他の場合においては炭素ベースの形態である。他の陰極材料も有用である。固体リチウムイオン電池の固体電解質も種々の異なる材料により提供可能であり、主として固体形状と良好なＬｉ+イオン輸送特性とを提供する。いくつかの初期の例は、ヨウ化リチウム（ＬｉＩ）およびリン酸リチウムオキシナイトライド（ＬｉＰＯＮ）を含み得る。固体ポリマーセパレータを含むこともでき、このようなポリマーは、しばしば内部にリチウム塩が配置されているため、Ｌｉ+輸送能力を有する。また、作製はリチウムおよびハロゲン材料によっても実施され、特にいくつかの例においては、四フッ化アルミニウムリチウム（ＬｉＡｌＦ4）などの四ハロゲン化アルミニウムリチウムである。さらに、各々の層の物理的特性を異ならせるために、異種電解質材料の二重層が使用される場合もあったが、以前は、二重の均質層は明らかに検討されなかった。
【００１７】
より詳細な例において、多くの実施では、電池の陽極または他の電子装置の対極（例として、エレクトロクロミック装置の対極など、以下を参照）として、たとえば、リチウム化ＮｉＯ（Ｌｉ−ＮｉＯ）層（層状酸化物）である酸化ニッケル（ＮｉＯ）電極層などのリチウムおよび金属酸化物の使用を含み得る。このような、または他の同様の固体薄膜電子装置のいずれにおいても、特に、Ｌｉ−ＮｉＯ電極内での介在Ｌｉ+イオンの保存について困難になり得る。基板上へのリチウムおよびＮｉＯ層の蒸着（たとえば、基板１２上への層１４を参照）後、空気への暴露は、一般的にリチウムと酸素との反応を許容し、つまりリチウムを酸化し、リチウムがイオン輸送のために使用不可能となる。このような空気暴露は、種々の製造段階において発生することがあり、たとえば例として、最初の蒸着後にマスク交換が望ましい場合などがある。しかしながら、また、このような空気暴露は、相対的に多孔性のリチウムベースの電解質層（たとえば、多孔性ＬｉＡｌＦ4）などの固体電解質の被覆層が電極層上に形成された後、該被覆層が空気に暴露された場合にも生じ得ることが見出されている。空気中の酸素は、多孔性の被覆層に浸透して下層のＬｉ+イオンと反応し、インタカレーションまたはデインタカレーションのために使用可能な実質的に非結合のＬｉ+イオンを有するより安定したＬｉＯ−ＮｉＯ下層を生成することが見出されている。したがって、図１の例において、（マスク交換または他の理由によって）第２の電極層１８の形成前に多孔性電解質層１６が空気に暴露される場合、空気中のＯ2および／またはＨ2Ｏは多孔層１６を通って浸透し、層１４の介在Ｌｉと反応し得る。
【００１８】
比較的多孔性のＬｉＡｌＦ4電解質層（約１０-4トールの高真空状態で形成）は、固体電解質層として良好なリチウムイオン輸送特性を有し、また良好な構造安定性（亀裂または短絡しにくい）を有することが見出された。しかしながら前述の通り、多孔性はリチウム化電極層のリチウムとの酸素反応を可能にする。他方で、より緻密で低い多孔性のＬｉＡｌＦ4電解質層（約１０-6トールの高真空状態で形成）は、特に、酸素透過から下層のリチウム構造体を保護することについて有用であることが見出されたが、しかしながら、このような緻密な電解質は、単独で使用された場合に構造的に強くなく、亀裂を生じやすくここから望ましくない電気短絡を生じ得ることが見出された。
【００１９】
それにもかかわらず、図２の例に示されるように組み合わせて使用する場合、均質層１５，１６は、一方では、下層１４中のＬｉイオンの酸化からの保護を供し、また使用時にはこれを通じて良好なＬｉ輸送を供する。緻密な薄層１５は酸素透過からの保護を供し、また充分な薄さを選択されているため、これを通るイオン輸送を実質的に減少することがなく、実質的に可撓性を保持する。２つの層１５，１６の相対的密度／多孔性は、異なる真空圧での蒸着によって確立可能であり、緻密層１５に対して高真空の低圧（たとえば、約１０-6トール）であり、より多孔性の層１６に対して低真空（しかしながら、まだ「高真空」の範囲である）の高圧（たとえば、約１０-4トール）である。前述の例において、均質な電解質層１５，１６は、その両方が四フッ化アルミニウムリチウム（ＬｉＡｌＦ4）などの同一のリチウムベースの電解質材料製であり、第１の薄層は、約２×１０-6トールにて２５０Åの厚さで蒸着され、厚層は約６×１０-4トール（アルゴンガス）（約３００倍高圧）にて約７７５０Å（薄層に対して約３０対１の割合）の厚さで蒸着され得る。本実施例において、毎秒２Åの同様の蒸着速度を使用し得る。したがって、緻密な１０-6トールのＬｉＡｌＦ4の薄層（約２５０Å）は、より大きなマスクへの交換の間または他の目的のために空気暴露を許容することによって、Ｌｉ+−ＮｉＯ下層に対するＯ2／Ｈ2Ｏ保護障壁を供する。
【００２０】
マスク交換または他の空気暴露は、層１５，１６のいずれかまたは両方の蒸着工程後に安全に実施可能であることに留意する。その後、電極または集電層１８をその上に形成できる。さらに、種々の異なる付加的な、または場合によっては代替的な層を装置１０上／内に形成可能であることに留意し、少なくとも暴露に対して保護される下層上への均質な二重層のイオン輸送構造体の例が含まれる。
【００２１】
さらに、電池に使用するための薄膜積層の前述の製造工程は、本原理を組み入れた他の薄膜電子装置の製造において同様に使用され得る。たとえば、エレクトロクロミック（ＥＣ）薄膜積層が同様に製造可能である。（ＥＣ装置でのこのような構造の使用例には、安全／盗難防止のためのポリマーＣＤおよびＤＶＤの安全対策がある。）固体薄膜エレクトロクロミック装置は、一般的に、特定のＥＣ装置設計パターンを生成するために複数のマスクを使用する。マスキングの交換は蒸着チャンバの雰囲気への定期的な通気を使用し、その結果、反応性の水蒸気および／または酸素への装置の層の暴露となる。前述の通り、リチウム化ＮｉＯ対極層は周辺状態へ暴露されると急速に劣化するが、次の処理工程は、良好な機械的特性と同時に迅速なＬｉイオン輸送特性を有する、相対的に多孔性で低引張応力の亀裂のない膜を生成するために、低真空で１０-4トールの圧力で蒸着される次のＬｉＡｌＦ4電解質層のためにマスク交換を使用する。さらに、マスク交換の前に高感度のリチウム化ＮｉＯ対極上に、多孔性の低真空（１０-4トール圧）ＬｉＡｌＦ4の１０００ｎｍのより厚い保護層を蒸着することは、周辺環境中の水蒸気および酸素との有害反応から介在するリチウムを保護するためには不適当であることを証明している。
【００２２】
しかしながら、緻密な高真空の１０-6トール圧のＬｉＡｌＦ4の薄層は、ＥＣ装置のリチウムイオン内容物とリチウム化ＮｉＯ対極の機能性との保護および保存に有用であることが見出された。この緻密なＬｉＡｌＦ4の薄層はリチウム化ＮｉＯ対極を保護し、良好な機械的およびイオン輸送特性を有する所望の低真空の多孔性ＬｉＡｌＦ4の厚層を蒸着するためのマスク交換から生じる、後続の空気暴露を許容する。
【００２３】
このようなＥＣ装置１００のより詳細な例については図４を参照し、ここでは、ＥＣ装置の用途および製造分野において理解されるように、高分子基板１２０は、その上に蒸着されたインジウムドープ酸化スズ（ＩＴＯ）被覆されたガラス層１３０を有して示されている。ＮｉＯ層１４２はその上に蒸着され、その上にリチウムの薄層１４４がさらに蒸着されている。層１４４のリチウムイオンは、積層酸化物の慣例において理解されるようにＮｉＯ層１４２内に介在されて対極層１４０を形成する。たとえば、リチウム金属はＮｉＯ層１４２上に蒸着されて、斜交平行層１４４によって図示されるようにＬｉ+イオンとして該層中に拡散し、対極層１４０を形成する。その後、たとえばＬｉＡｌＦ4などの電解層材料の第１の薄膜１５０がその上に蒸着され、異なる特性（たとえば、より多孔性で低密）の、たとえばＬｉＡｌＦ4の同一材料製の第２の層１６０がその上に蒸着される。前述の通り、第２のＬｉＡｌＦ4の蒸着のパラメータは、リチウム化ＮｉＯ下層および第１のＬｉＡｌＦ4蒸着を生成するために使用されたものとは異なり得る。一例において、ＩＴＯ１３０、ＮｉＯ１４２、リチウム１４４および第１のＬｉＡｌＦ4蒸着１５０は、たとえば、約１０-6トールの同一または略同一の圧力ですべて蒸着され、別の例ではすべて高真空の２×１０-6トールである。第２のＬｉＡｌＦ4は約１０-4トールで蒸着され、特定の実施例においては、アルゴンガスの漏出により真空蒸着システムにおいて保持された圧力によって６×１０-4トールで蒸着されて、多孔性で、前述のように優れたＬｉ+イオン輸送特性を有し、また重要なことに、ＥＣ装置を短絡および破損し得る亀裂を呈しないＬｉＡｌＦ4層を提供する。また前述の通り、１０-6トールの緻密なＬｉＡｌＦ4層はＯ2の透過に対して障壁を提供し、多孔性の厚層１６０と共に使用される場合には、亀裂および短絡を呈しない。その結果、多孔性の、１０-4トール、低引張応力で亀裂抑制性のＬｉＡｌＦ4の第２の層は、Ｌｉ+−ＮｉＯの下層を遮蔽する緻密なＬｉＡｌＦ4電解質薄層との組み合わせにおいて優れたＬｉ+輸送特性を提供し、環境への暴露を許容する。２つの効果は共に相乗的であるため、次のＬｉＡｌＦ4の多孔性の厚い電解質は、応力が緩和された良好なＬｉ+輸送特性のために使用可能であり、このことは、緻密な薄層の亀裂を許容しないために有用であることが示される。このＬｉＡｌＦ4の均質な二重層は、ＥＣ装置の好結果の製造を可能にする。
【００２４】
前述で紹介したように、図４に示されたさらなる３つの層のように他の層も形成可能である。このような第１の層１８０は、酸化タングステンベースのエレクトロクロミック材料（ＷＯ3）であり、その上に別のＩＴＯの層１９０が形成され、酸化ケイ素の層２００（ＳｉＯ）で完成される。他のおよび／または代替的な層を使用することも可能である。特定の実施例において、これらの層の蒸着のための作動圧力は約１０-6トールであり、一例では２×１０-6トールである。さらなる代替例は、真空システム内の圧力を維持するため、また場合によっては所望の化合物を生成するように反応ガスを供給するために、適当なガス漏出によって約２×１０-5トールで蒸着されたＷＯ3およびＳｉＯを有する。
【００２５】
これに関するＥＣ装置１００の特定の実施例において、最初の２つの層１３０，１４２は、それぞれ、約６０ｎｍおよび約１２０ｎｍの相対的厚さで、またそれぞれ、約１１分および約３０分の時間で蒸着される。Ｌｉ層１４４は、約１５４Åの厚さと等しくなる等量に対して約０．４Å／ｓで設けられ、次に約２５０Åの厚さになるように第１のＬｉＡｌＦ4層１５０が約２Å／ｓの速度で蒸着され、これらのすべての工程は約２×１０-6トールで生じる。その後、約６×１０-4トール（Ａｒ漏出）の低真空下で、第２のＬｉＡｌＦ4層１６０が、約２Å／ｓの速度で約７７５０Åの厚さに形成され得る。その後、たとえば約２×１０-5トール（Ｈ2Ｏ漏出）の高真空下で、ＷＯ3１８０が約５Å／ｓの速度で約３５００Åの厚さに形成され得る。第２のＩＴＯ層１９０は、第１の層と同様に、約１１分間、約２×１０-6トールにて約６０ｎｍでよい。約２０００ÅのＳｉＯ層２００は、約３Å／ｓの速度で２×１０-5トールにて蒸着され得る。最終結果は、約１０００ｎｍ（ここでは約８００ｎｍ）で、密度と多孔性層の厚さとの割合が約１対３０である新規な二重層の薄く緻密／厚く多孔性の均質なＬｉＡｌＦ4の電解質の形成であり、これは、ポリマー基板上に耐久性があり機能的で多層のＥＣ装置の優れた製造を可能にする。優れたＥＣ装置は、前述の実施例にしたがって製造される。
【００２６】
前述において多数の例示的特徴および実施の形態が検討されたが、当業者は一定の変更、置換、追加およびこれらの小結合を認識するであろう。したがって、以下の添付の請求項および以後に示す請求項は、真の精神および範囲内においてこれらのすべての変更、置換、追加およびこれらの小結合を含むと解釈される。
【図１】
2011508951.tif 000003
【図２】
2011508951.tif 000004
【図３】
2011508951.tif 000005
【図４】
2011508951.tif 000006
【国際調査報告】
2011508951.tif 000007
2011508951.tif 000008