一种氧化钴全固态电致变色玻璃的制备方法及其制品的制作方法
一种氧化钴全固态电致变色玻璃的制备方法及其制品的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于全固态电致变色玻璃制备工艺领域，尤其是一种氧化钴全固态电致变色玻璃的制备方法及其制品。
【背景技术】
[0002]电致变色(Electrochromic, EC)是指在外加电场作用下，材料的光学性能发生连续可逆变化的现象，直观地表现为材料的颜色和透明度发生可逆变化的过程。电致变色材料分为无机电致变色材料和有机电致变色材料。
[0003]无机电致变色材料几乎都是过渡金属氧化物，由于过渡金属氧化钨中金属离子的电子层结构不稳定，在一定条件下价态发生可逆转变，形成混合价态离子共存状态。随着离子价态和浓度的变色，颜色也随之发生变化。如氧化钴(CoOx)、氧化镍(N1x)、氧化钨(WOx等)。
[0004]现有的氧化钴全固态电致变色玻璃的典型结构为:包括第一玻璃或透明基底材料，在第一玻璃或透明基底材料上依次沉积有第一透明导电层(如:ΙΤ0)、电致变色层(CoOx层)、电解质层(金属Li层)、离子存储层、第二透明导电层(如:ΙΤ0)，第二透明导电层上再设置第二玻璃或透明基底材料。在工作时，在两个透明导电层之间加上一定的电压，电致变色层材料在电压作用下发生氧化还原反应，颜色发生变化；而电解质层则由特殊的导电材料组成，如包含有高氯酸锂、高氯酸纳等的溶液或固体电解质材料；离子存储层在电致变色材料发生氧化还原反应时起到储存相应的反离子，保持整个体系电荷平衡的作用。
[0005]然而，由于现有的氧化钴全固态电致变色玻璃中，电致变色层(CoOJl)的厚度一般为300~1000nm，电解质层(金属Li层)的厚度一般为150~200nm，其电解质层的厚度较厚，导致电致变色的速度较低，并且，电解质层的透明度有限，可见光的穿透能力较低，使用者在直视玻璃的时候会感觉有一层东西挡在眼前，物体的对比以及颜色的饱和度会降低，影响视觉观感甚巨。另外，由于氧化物的能隙较大，而金属的能隙较大，因此，在CoOJl与金属锂层之间会有一个明显的接口，使得锂离子在进行扩散时，需要跨过这个接口所形成的能阶，就大大降低了产品的电致变色速度。
【发明内容】
[0006]本发明旨在提供一种氧化钴全固态电致变色玻璃的制备方法，采用此方法制得的氧化钴全固态电致变色玻璃可克服现有技术所存在的可见光穿透率低、电致变色速度慢的缺陷。
[0007]一种氧化钴全固态电致变色玻璃的制备方法，包括以下步骤:
(1)在透明基材上依次沉积第一透明导电层、氧化钴层、金属锂层和第二透明导电层，制成氧化钴变色玻璃试片；
(2)将氧化钴变色玻璃试片置于脉冲镭射聚焦系统的蒸镀腔体内的基板座上，采用脉冲镭射对试片进行镭射聚焦，镭射光束对准试片上的氧化钴层与金属锂层的接合线往复扫描I次以上；
(3)扫描后，关闭镭射，等试片温度冷却至100°C以下，通入惰性气体破真空，取出试片，即得氧化钴变色玻璃成品。
[0008]本发明通过将镭射光束聚焦在固态电解质层(即氧化钴层)与无机变色层(即金属锂层)的接合线位置，利用镭射聚焦时所产生的热，让接合线一侧的金属Li层中的金属Li扩散进入接合线另一侧的氧化钴(CoOx)中，Li与(^(^反应形成LiCoO2，在接合线处形成LiCoOJl ο
[0009]由于，相对于金属Li和CoOx来说，LiCoO；^微观结构更为紧促，S卩，相对于氧化钴变色玻璃试片来说，氧化钴变色玻璃成品的总厚度更薄，并且，LiCoO2的透光率高于金属Li(原因在于:金属的能隙较小，容易吸光，而氧化物的能隙较大，不容易吸光，故，LiCoO2的透光率高于金属Li)，所以，本发明所制得的氧化钴变色玻璃成品的可见光穿透能力更强；另夕卜，现有的氧化钴变色玻璃(即本发明的步骤(I)所制得的氧化钴变色玻璃试片)中金属Li层与CoOJl之间会存在一个明显的接口，而这个接口会造成电致变色过程中金属Li进行扩散时需要跨过这个接口所形成的能阶，本发明在金属Li层与CoOJl之间形成LiCoO 2层，消除了不同材料接口所形成的能阶，大大提高氧化钴变色玻璃成品的电致变色速度。
[0010]本发明所述的一种氧化钴全固态电致变色玻璃的制备方法，可做如下改进:
(I)所述的步骤(2冲蒸镀腔体的压力控制在7X 10_7~9X 10_7Torr ;所述的镭射聚焦的条件为:电压设定为10~15kV，镭射击发频率设定在100~150 Hz，每两次打击间镭射光束点有30~50%重迭；镭射光束对准试片上的氧化钴层与金属锂层的接合线往复扫描，扫描速率为0.1-0.5mm/s，往复扫描1~5次。
[0011]本发明通过对蒸镀腔体的压力以及镭射聚焦的条件进行限定，使得金属锂的扩散的深度占电解质层与电致变色层的总厚度的比例控制在1:10~1:5，既可避免扩散深度太大，导致氧化钴层的厚度过薄，变色效能降低，又可避免扩散深度过小，提高可见光穿透率低和加快电致变色速度的效果不明显。
[0012](2)所述的步骤(2)中在采用脉冲镭射对试片进行镭射聚焦之前，对试片进行预热处理。本发明在扩散处理前进行预热处理，可以减小扩散处理时的应力，可有效避免固态电解质层或电致变色层因为应力过大而产生龟裂现象。
[0013]在具体实施过程中，对试片进行预热处理的时间为30~60min，既可达到预防龟裂的目的，同时又可以尽量缩短预热时间。
[0014](3)透明基材与第一透明导电层之间还沉积有离子阻挡层，可避免透明基材中的钠、钾离子在使用时间久了之后，会扩散到电致变色层与固态电解质层，造成电致变色层与固态电解质层失效。
[0015](4)第二透明导电层外再沉积保护层。该保护层可以是透明基材，也可以是S12
薄膜层等。
[0016]一种氧化钴全固态电致变色玻璃，该玻璃根据上述的氧化钴全固态电致变色玻璃的制备方法制得。
【具体实施方式】
[0017]现具体提供本发明的3种实施方式: 实施例1
一种氧化钴全固态电致变色玻璃的制备方法，包括以下步骤:
(1)在透明基材上依次沉积第一透明导电层、氧化钴层、金属锂层和第二透明导电层，制成氧化钴变色玻璃试片；
(2)将氧化钴变色玻璃试片置于脉冲镭射聚焦系统的蒸镀腔体内的基板座上，蒸镀腔体的压力控制在7 X 10_7~9 X 1-7Torr ;采用KrF准分子脉冲对试片进行镭射聚焦，其镭射聚焦的条件为:电压设定为10~15kV，镭射击发频率设定在150 Hz，每两次打击间镭射光束点有30%重迭；镭射光束对准试片上的氧化钴层与金属锂层的接合线往复扫描，扫描速率为0.lmm/s，往复扫描I次；
(3)扫描后，关闭镭射，等试片温度冷却至100°C以下，通入惰性气体破真空，取出试片，即得氧化钴变色玻璃成品。
[0018]实施例1所制得的氧化钴变色玻璃成品中金属锂的扩散深度占电解质层与电致变色层的总厚度的比例为1:10。
[0019]实施例2
实施例2与实施例1不同的是:步骤(2)中采用ArF准分子脉冲对试片进行镭射聚焦，其镭射聚焦的条件为:电压设定为10~15kV，镭射击发频率设定在100 Hz，每两次打击间镭射光束点有50%重迭；镭射光束对准试片上的氧化钴层与金属锂层的接合线往复扫描，扫描速率为0.3mm/s，往复扫描3次，其他均与实施例1相同。
[0020] 实施例2所制得的氧化钴变色玻璃成品中金属锂的扩散深度占电解质层与电致变色层的总厚度的比例为1:6。
[0021]实施例3
实施例3与实施例1不同的是:步骤(2)中采用XeCl准分子脉冲对试片进行镭射聚焦，其镭射聚焦的条件为:电压设定为10~15kV，镭射击发频率设定在120Hz，每两次打击间镭射光束点有40%重迭；镭射光束对准试片上的氧化钴层与金属锂层的接合线往复扫描，扫描速率为0.5mm/s，往复扫描5次，其他均与实施例1相同。
[0022]实施例3所制得的氧化钴变色玻璃成品中金属锂的扩散深度占电解质层与电致变色层的总厚度的比例为1:5。
[0023]实施例4
实施例4与实施例1不同的是:步骤(2)中蒸镀腔体的压力控制在6X KT7Torr ;采用KrF准分子脉冲对试片进行镭射聚焦，其镭射聚焦的条件为:电压设定为5kV，镭射击发频率设定在50 Hz，每两次打击间镭射光束点有20%重迭；镭射光束对准试片上的氧化钴层与金属锂层的接合线往复扫描，扫描速率为lmm/s，往复扫描I次；其他均与实施例1相同。
[0024]实施例4所制得的氧化钴变色玻璃成品中金属锂的扩散深度占电解质层与电致变色层的总厚度的比例为1:25。
[0025]实施例5
实施例5与实施例1不同的是:步骤(2)中蒸镀腔体的压力控制在1XlO-7Torr ;采用KrF准分子脉冲对试片进行镭射聚焦，其镭射聚焦的条件为:电压设定为25kV，镭射击发频率设定在250 Hz，每两次打击间镭射光束点有65%重迭；镭射光束对准试片上的氧化钴层与金属锂层的接合线往复扫描，扫描速率为0.lmm/s，往复扫描7次；其他均与实施例1相同。
[0026]实施例5所制得的氧化钴变色玻璃成品中金属锂的扩散深度占电解质层与电致变色层的总厚度的比例为1:3。
[0027]本发明通过将镭射光束聚焦在固态电解质层(即氧化钴层)与无机变色层(即金属锂层)的接合线位置，利用镭射聚焦时所产生的热，让接合线一侧的金属Li层中的金属Li扩散进入接合线另一侧的氧化钴(CoOx)中，Li与(^(^反应形成LiCoO2，在接合线处形成LiCoOJl ο
[0028]实施例1~5所制得的氧化钴变色玻璃成品的可见光穿透能力更强；另外，本发明在金属Li层与CoOJl之间形成LiCoO2层，消除了不同材料接口所形成的能阶，大大提高氧化钴变色玻璃成品的电致变色速度。
[0029]并且，本发明的上述实施例1~3中步骤(2)中蒸镀腔体的压力控制在7X10_7~9X10_7Torr ;所述的镭射聚焦的条件为:电压设定为10~15kV，镭射击发频率设定在100~150 Hz，每两次打击间镭射光束点有30~50%重迭；镭射光束对准试片上的氧化钴层与金属锂层的接合线往复扫描，扫描速率为0.1-0.5mm/s，往复扫描1~5次。上述实施例1~3所制得的氧化钴变色玻璃成品中金属锂的扩散的深度占电解质层与电致变色层的总厚度的比例控制在1:10~1:5，既可避免扩散深度太大，导致氧化钴层的厚度过薄，变色效能降低，又可避免扩散深度过小，提高可见光穿透率低和加快电致变色速度的效果不明显。
[0030]而实施例4所制得的所制得的氧化钴变色玻璃成品中金属锂的扩散的深度占电解质层与电致变色层的总厚度的比例为1:25，提高可见光穿透率低和加快电致变色速度的效果不明显。实施例5所制得的所制得的氧化钴变色玻璃成品中金属锂的扩散的深度占电解质层与电致变色层的总厚度的比例为1:3，导致氧化钴层的厚度过薄，变色效能降低。
[0031]另外，本发明的镭射聚焦也可以采用XeF、KrCl等常见的准分子脉冲。
[0032]在具体实施过程中，本发明还可进一步作如下改进:
(I)所述的步骤(2)中在采用脉冲镭射对试片进行镭射聚焦之前，对试片进行预热处理。本发明在扩散处理前进行预热处理，可以减小扩散处理时的应力，可有效避免固态电解质层或电致变色层因为应力过大而产生龟裂现象。在具体实施过程中，对试片进行预热处理的时间为30~60min，既可达到预防龟裂的目的，同时又可以尽量缩短预热时间。
[0033](2)透明基材与第一透明导电层之间还沉积有离子阻挡层，可避免透明基材中的钠、钾离子在使用时间久了之后，会扩散到电致变色层与固态电解质层，造成电致变色层与固态电解质层失效。
[0034](3)第二透明导电层外再沉积保护层。该保护层可以是透明基材，也可以是S12
薄膜层等。
[0035]一种氧化钴全固态电致变色玻璃，该玻璃根据上述的氧化钴全固态电致变色玻璃的制备方法制得。
【主权项】
1.一种氧化钴全固态电致变色玻璃的制备方法，包括以下步骤: (1)在透明基材上依次沉积第一透明导电层、氧化钴层、金属锂层和第二透明导电层，制成氧化钴变色玻璃试片； (2)将氧化钴变色玻璃试片置于脉冲镭射聚焦系统的蒸镀腔体内的基板座上，采用脉冲镭射对试片进行镭射聚焦，镭射光束对准试片上的氧化钴层与金属锂层的接合线往复扫描I次以上； (3)扫描后，关闭镭射，等试片温度冷却至100°C以下，通入惰性气体破真空，取出试片，即得氧化钴变色玻璃成品。2.根据权利要求1所述的一种氧化钴全固态电致变色玻璃的制备方法，其特征在于:所述的步骤(2)中蒸镀腔体的压力控制在7Χ10_Τ~9Χ 1-7Torr ;所述的镭射聚焦的条件为:电压设定为10~15kV，镭射击发频率设定在100~150 Hz，每两次打击间镭射光束点有30-50%重迭；镭射光束对准试片上的氧化钴层与金属锂层的接合线往复扫描，扫描速率为0.1-0.5mm/s，往复扫描 1~5 次。3.根据权利要求1所述的一种氧化钴全固态电致变色玻璃的制备方法，其特征在于:所述的步骤(2)中在采用脉冲镭射对试片进行镭射聚焦之前，对试片进行预热处理。4.根据权利要求3所述的一种氧化钴全固态电致变色玻璃的制备方法，其特征在于:对试片进行预热处理的时间为30~60min。5.根据权利要求1所述的一种氧化钴全固态电致变色玻璃的制备方法，其特征在于:所述的透明基材与第一透明导电层之间还沉积有离子阻挡层。6.根据权利要求1所述的一种氧化钴全固态电致变色玻璃的制备方法，其特征在于:所述的第二透明导电层外再沉积保护层。7.一种氧化钴全固态电致变色玻璃，该玻璃根据权利要求1~6中任意一项所述的氧化钴全固态电致变色玻璃的制备方法制得。
【专利摘要】本发明提供一种氧化钴全固态电致变色玻璃的制备方法，包括以下步骤：（1）在透明基材上依次沉积第一透明导电层、氧化钴层、金属锂层和第二透明导电层，制成氧化钴变色玻璃试片；（2）将氧化钴变色玻璃试片置于脉冲镭射聚焦系统的蒸镀腔体内的基板座上，采用脉冲镭射对试片进行镭射聚焦，镭射光束对准试片上的氧化钴层与金属锂层的接合线往复扫描1次以上；（3）扫描后，关闭镭射，等试片温度冷却至100℃以下，通入惰性气体破真空，取出试片，即得氧化钴变色玻璃成品。采用本发明的制备方法制得的氧化钴全固态电致变色玻璃可克服现有技术所存在的可见光穿透率低、电致变色速度慢的缺陷。
【IPC分类】G02B1/10, G02F1/15
【公开号】CN104898188
【申请号】CN201510379980
【发明人】林杰
【申请人】福建省诺希科技园发展有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年7月2日
【技术领域】
[0001]本发明属于全固态电致变色玻璃制备工艺领域，尤其是一种氧化钴全固态电致变色玻璃的制备方法及其制品。
【背景技术】
[0002]电致变色(Electrochromic, EC)是指在外加电场作用下，材料的光学性能发生连续可逆变化的现象，直观地表现为材料的颜色和透明度发生可逆变化的过程。电致变色材料分为无机电致变色材料和有机电致变色材料。
[0003]无机电致变色材料几乎都是过渡金属氧化物，由于过渡金属氧化钨中金属离子的电子层结构不稳定，在一定条件下价态发生可逆转变，形成混合价态离子共存状态。随着离子价态和浓度的变色，颜色也随之发生变化。如氧化钴(CoOx)、氧化镍(N1x)、氧化钨(WOx等)。
[0004]现有的氧化钴全固态电致变色玻璃的典型结构为:包括第一玻璃或透明基底材料，在第一玻璃或透明基底材料上依次沉积有第一透明导电层(如:ΙΤ0)、电致变色层(CoOx层)、电解质层(金属Li层)、离子存储层、第二透明导电层(如:ΙΤ0)，第二透明导电层上再设置第二玻璃或透明基底材料。在工作时，在两个透明导电层之间加上一定的电压，电致变色层材料在电压作用下发生氧化还原反应，颜色发生变化；而电解质层则由特殊的导电材料组成，如包含有高氯酸锂、高氯酸纳等的溶液或固体电解质材料；离子存储层在电致变色材料发生氧化还原反应时起到储存相应的反离子，保持整个体系电荷平衡的作用。
[0005]然而，由于现有的氧化钴全固态电致变色玻璃中，电致变色层(CoOJl)的厚度一般为300~1000nm，电解质层(金属Li层)的厚度一般为150~200nm，其电解质层的厚度较厚，导致电致变色的速度较低，并且，电解质层的透明度有限，可见光的穿透能力较低，使用者在直视玻璃的时候会感觉有一层东西挡在眼前，物体的对比以及颜色的饱和度会降低，影响视觉观感甚巨。另外，由于氧化物的能隙较大，而金属的能隙较大，因此，在CoOJl与金属锂层之间会有一个明显的接口，使得锂离子在进行扩散时，需要跨过这个接口所形成的能阶，就大大降低了产品的电致变色速度。
【发明内容】
[0006]本发明旨在提供一种氧化钴全固态电致变色玻璃的制备方法，采用此方法制得的氧化钴全固态电致变色玻璃可克服现有技术所存在的可见光穿透率低、电致变色速度慢的缺陷。
[0007]一种氧化钴全固态电致变色玻璃的制备方法，包括以下步骤:
(1)在透明基材上依次沉积第一透明导电层、氧化钴层、金属锂层和第二透明导电层，制成氧化钴变色玻璃试片；
(2)将氧化钴变色玻璃试片置于脉冲镭射聚焦系统的蒸镀腔体内的基板座上，采用脉冲镭射对试片进行镭射聚焦，镭射光束对准试片上的氧化钴层与金属锂层的接合线往复扫描I次以上；
(3)扫描后，关闭镭射，等试片温度冷却至100°C以下，通入惰性气体破真空，取出试片，即得氧化钴变色玻璃成品。
[0008]本发明通过将镭射光束聚焦在固态电解质层(即氧化钴层)与无机变色层(即金属锂层)的接合线位置，利用镭射聚焦时所产生的热，让接合线一侧的金属Li层中的金属Li扩散进入接合线另一侧的氧化钴(CoOx)中，Li与(^(^反应形成LiCoO2，在接合线处形成LiCoOJl ο
[0009]由于，相对于金属Li和CoOx来说，LiCoO；^微观结构更为紧促，S卩，相对于氧化钴变色玻璃试片来说，氧化钴变色玻璃成品的总厚度更薄，并且，LiCoO2的透光率高于金属Li(原因在于:金属的能隙较小，容易吸光，而氧化物的能隙较大，不容易吸光，故，LiCoO2的透光率高于金属Li)，所以，本发明所制得的氧化钴变色玻璃成品的可见光穿透能力更强；另夕卜，现有的氧化钴变色玻璃(即本发明的步骤(I)所制得的氧化钴变色玻璃试片)中金属Li层与CoOJl之间会存在一个明显的接口，而这个接口会造成电致变色过程中金属Li进行扩散时需要跨过这个接口所形成的能阶，本发明在金属Li层与CoOJl之间形成LiCoO 2层，消除了不同材料接口所形成的能阶，大大提高氧化钴变色玻璃成品的电致变色速度。
[0010]本发明所述的一种氧化钴全固态电致变色玻璃的制备方法，可做如下改进:
(I)所述的步骤(2冲蒸镀腔体的压力控制在7X 10_7~9X 10_7Torr ;所述的镭射聚焦的条件为:电压设定为10~15kV，镭射击发频率设定在100~150 Hz，每两次打击间镭射光束点有30~50%重迭；镭射光束对准试片上的氧化钴层与金属锂层的接合线往复扫描，扫描速率为0.1-0.5mm/s，往复扫描1~5次。
[0011]本发明通过对蒸镀腔体的压力以及镭射聚焦的条件进行限定，使得金属锂的扩散的深度占电解质层与电致变色层的总厚度的比例控制在1:10~1:5，既可避免扩散深度太大，导致氧化钴层的厚度过薄，变色效能降低，又可避免扩散深度过小，提高可见光穿透率低和加快电致变色速度的效果不明显。
[0012](2)所述的步骤(2)中在采用脉冲镭射对试片进行镭射聚焦之前，对试片进行预热处理。本发明在扩散处理前进行预热处理，可以减小扩散处理时的应力，可有效避免固态电解质层或电致变色层因为应力过大而产生龟裂现象。
[0013]在具体实施过程中，对试片进行预热处理的时间为30~60min，既可达到预防龟裂的目的，同时又可以尽量缩短预热时间。
[0014](3)透明基材与第一透明导电层之间还沉积有离子阻挡层，可避免透明基材中的钠、钾离子在使用时间久了之后，会扩散到电致变色层与固态电解质层，造成电致变色层与固态电解质层失效。
[0015](4)第二透明导电层外再沉积保护层。该保护层可以是透明基材，也可以是S12
薄膜层等。
[0016]一种氧化钴全固态电致变色玻璃，该玻璃根据上述的氧化钴全固态电致变色玻璃的制备方法制得。
【具体实施方式】
[0017]现具体提供本发明的3种实施方式: 实施例1
一种氧化钴全固态电致变色玻璃的制备方法，包括以下步骤:
(1)在透明基材上依次沉积第一透明导电层、氧化钴层、金属锂层和第二透明导电层，制成氧化钴变色玻璃试片；
(2)将氧化钴变色玻璃试片置于脉冲镭射聚焦系统的蒸镀腔体内的基板座上，蒸镀腔体的压力控制在7 X 10_7~9 X 1-7Torr ;采用KrF准分子脉冲对试片进行镭射聚焦，其镭射聚焦的条件为:电压设定为10~15kV，镭射击发频率设定在150 Hz，每两次打击间镭射光束点有30%重迭；镭射光束对准试片上的氧化钴层与金属锂层的接合线往复扫描，扫描速率为0.lmm/s，往复扫描I次；
(3)扫描后，关闭镭射，等试片温度冷却至100°C以下，通入惰性气体破真空，取出试片，即得氧化钴变色玻璃成品。
[0018]实施例1所制得的氧化钴变色玻璃成品中金属锂的扩散深度占电解质层与电致变色层的总厚度的比例为1:10。
[0019]实施例2
实施例2与实施例1不同的是:步骤(2)中采用ArF准分子脉冲对试片进行镭射聚焦，其镭射聚焦的条件为:电压设定为10~15kV，镭射击发频率设定在100 Hz，每两次打击间镭射光束点有50%重迭；镭射光束对准试片上的氧化钴层与金属锂层的接合线往复扫描，扫描速率为0.3mm/s，往复扫描3次，其他均与实施例1相同。
[0020] 实施例2所制得的氧化钴变色玻璃成品中金属锂的扩散深度占电解质层与电致变色层的总厚度的比例为1:6。
[0021]实施例3
实施例3与实施例1不同的是:步骤(2)中采用XeCl准分子脉冲对试片进行镭射聚焦，其镭射聚焦的条件为:电压设定为10~15kV，镭射击发频率设定在120Hz，每两次打击间镭射光束点有40%重迭；镭射光束对准试片上的氧化钴层与金属锂层的接合线往复扫描，扫描速率为0.5mm/s，往复扫描5次，其他均与实施例1相同。
[0022]实施例3所制得的氧化钴变色玻璃成品中金属锂的扩散深度占电解质层与电致变色层的总厚度的比例为1:5。
[0023]实施例4
实施例4与实施例1不同的是:步骤(2)中蒸镀腔体的压力控制在6X KT7Torr ;采用KrF准分子脉冲对试片进行镭射聚焦，其镭射聚焦的条件为:电压设定为5kV，镭射击发频率设定在50 Hz，每两次打击间镭射光束点有20%重迭；镭射光束对准试片上的氧化钴层与金属锂层的接合线往复扫描，扫描速率为lmm/s，往复扫描I次；其他均与实施例1相同。
[0024]实施例4所制得的氧化钴变色玻璃成品中金属锂的扩散深度占电解质层与电致变色层的总厚度的比例为1:25。
[0025]实施例5
实施例5与实施例1不同的是:步骤(2)中蒸镀腔体的压力控制在1XlO-7Torr ;采用KrF准分子脉冲对试片进行镭射聚焦，其镭射聚焦的条件为:电压设定为25kV，镭射击发频率设定在250 Hz，每两次打击间镭射光束点有65%重迭；镭射光束对准试片上的氧化钴层与金属锂层的接合线往复扫描，扫描速率为0.lmm/s，往复扫描7次；其他均与实施例1相同。
[0026]实施例5所制得的氧化钴变色玻璃成品中金属锂的扩散深度占电解质层与电致变色层的总厚度的比例为1:3。
[0027]本发明通过将镭射光束聚焦在固态电解质层(即氧化钴层)与无机变色层(即金属锂层)的接合线位置，利用镭射聚焦时所产生的热，让接合线一侧的金属Li层中的金属Li扩散进入接合线另一侧的氧化钴(CoOx)中，Li与(^(^反应形成LiCoO2，在接合线处形成LiCoOJl ο
[0028]实施例1~5所制得的氧化钴变色玻璃成品的可见光穿透能力更强；另外，本发明在金属Li层与CoOJl之间形成LiCoO2层，消除了不同材料接口所形成的能阶，大大提高氧化钴变色玻璃成品的电致变色速度。
[0029]并且，本发明的上述实施例1~3中步骤(2)中蒸镀腔体的压力控制在7X10_7~9X10_7Torr ;所述的镭射聚焦的条件为:电压设定为10~15kV，镭射击发频率设定在100~150 Hz，每两次打击间镭射光束点有30~50%重迭；镭射光束对准试片上的氧化钴层与金属锂层的接合线往复扫描，扫描速率为0.1-0.5mm/s，往复扫描1~5次。上述实施例1~3所制得的氧化钴变色玻璃成品中金属锂的扩散的深度占电解质层与电致变色层的总厚度的比例控制在1:10~1:5，既可避免扩散深度太大，导致氧化钴层的厚度过薄，变色效能降低，又可避免扩散深度过小，提高可见光穿透率低和加快电致变色速度的效果不明显。
[0030]而实施例4所制得的所制得的氧化钴变色玻璃成品中金属锂的扩散的深度占电解质层与电致变色层的总厚度的比例为1:25，提高可见光穿透率低和加快电致变色速度的效果不明显。实施例5所制得的所制得的氧化钴变色玻璃成品中金属锂的扩散的深度占电解质层与电致变色层的总厚度的比例为1:3，导致氧化钴层的厚度过薄，变色效能降低。
[0031]另外，本发明的镭射聚焦也可以采用XeF、KrCl等常见的准分子脉冲。
[0032]在具体实施过程中，本发明还可进一步作如下改进:
(I)所述的步骤(2)中在采用脉冲镭射对试片进行镭射聚焦之前，对试片进行预热处理。本发明在扩散处理前进行预热处理，可以减小扩散处理时的应力，可有效避免固态电解质层或电致变色层因为应力过大而产生龟裂现象。在具体实施过程中，对试片进行预热处理的时间为30~60min，既可达到预防龟裂的目的，同时又可以尽量缩短预热时间。
[0033](2)透明基材与第一透明导电层之间还沉积有离子阻挡层，可避免透明基材中的钠、钾离子在使用时间久了之后，会扩散到电致变色层与固态电解质层，造成电致变色层与固态电解质层失效。
[0034](3)第二透明导电层外再沉积保护层。该保护层可以是透明基材，也可以是S12
薄膜层等。
[0035]一种氧化钴全固态电致变色玻璃，该玻璃根据上述的氧化钴全固态电致变色玻璃的制备方法制得。
【主权项】
1.一种氧化钴全固态电致变色玻璃的制备方法，包括以下步骤: (1)在透明基材上依次沉积第一透明导电层、氧化钴层、金属锂层和第二透明导电层，制成氧化钴变色玻璃试片； (2)将氧化钴变色玻璃试片置于脉冲镭射聚焦系统的蒸镀腔体内的基板座上，采用脉冲镭射对试片进行镭射聚焦，镭射光束对准试片上的氧化钴层与金属锂层的接合线往复扫描I次以上； (3)扫描后，关闭镭射，等试片温度冷却至100°C以下，通入惰性气体破真空，取出试片，即得氧化钴变色玻璃成品。2.根据权利要求1所述的一种氧化钴全固态电致变色玻璃的制备方法，其特征在于:所述的步骤(2)中蒸镀腔体的压力控制在7Χ10_Τ~9Χ 1-7Torr ;所述的镭射聚焦的条件为:电压设定为10~15kV，镭射击发频率设定在100~150 Hz，每两次打击间镭射光束点有30-50%重迭；镭射光束对准试片上的氧化钴层与金属锂层的接合线往复扫描，扫描速率为0.1-0.5mm/s，往复扫描 1~5 次。3.根据权利要求1所述的一种氧化钴全固态电致变色玻璃的制备方法，其特征在于:所述的步骤(2)中在采用脉冲镭射对试片进行镭射聚焦之前，对试片进行预热处理。4.根据权利要求3所述的一种氧化钴全固态电致变色玻璃的制备方法，其特征在于:对试片进行预热处理的时间为30~60min。5.根据权利要求1所述的一种氧化钴全固态电致变色玻璃的制备方法，其特征在于:所述的透明基材与第一透明导电层之间还沉积有离子阻挡层。6.根据权利要求1所述的一种氧化钴全固态电致变色玻璃的制备方法，其特征在于:所述的第二透明导电层外再沉积保护层。7.一种氧化钴全固态电致变色玻璃，该玻璃根据权利要求1~6中任意一项所述的氧化钴全固态电致变色玻璃的制备方法制得。
【专利摘要】本发明提供一种氧化钴全固态电致变色玻璃的制备方法，包括以下步骤：（1）在透明基材上依次沉积第一透明导电层、氧化钴层、金属锂层和第二透明导电层，制成氧化钴变色玻璃试片；（2）将氧化钴变色玻璃试片置于脉冲镭射聚焦系统的蒸镀腔体内的基板座上，采用脉冲镭射对试片进行镭射聚焦，镭射光束对准试片上的氧化钴层与金属锂层的接合线往复扫描1次以上；（3）扫描后，关闭镭射，等试片温度冷却至100℃以下，通入惰性气体破真空，取出试片，即得氧化钴变色玻璃成品。采用本发明的制备方法制得的氧化钴全固态电致变色玻璃可克服现有技术所存在的可见光穿透率低、电致变色速度慢的缺陷。
【IPC分类】G02B1/10, G02F1/15
【公开号】CN104898188
【申请号】CN201510379980
【发明人】林杰
【申请人】福建省诺希科技园发展有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年7月2日
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