低缺陷率电致变色装置的制作的制作方法

本申请要求于2014年5月2日提交的名称为：FABRICATION OF LOW DEFECTIVITY ELECTROCHROMIC DEVICES的美国临时专利申请号61/988,111的权益，所述专利申请出于所有目的以引用的方式整体并入本文。

背景技术：

电致变色是其中材料在被置于不同电子状态中时通常通过经受电压变化而展现光学性质的可逆电化学介导变化的现象。光学性质通常是颜色、透射率、吸光度以及反射率中的一个或多个。一种众所周知的电致变色材料例如是氧化钨(WO₃)。氧化钨是一种阴极电致变色材料，其中透明到蓝色的着色转变通过电化学还原而发生。

电致变色材料可以结合到例如窗户和镜子当中。这类窗户和镜子的颜色、透射率、吸收率和/或反射率可以通过诱导电致变色材料的变化来改变。电致变色材料的一种众所周知的应用例如是某些汽车的后视镜。在这些电致变色后视镜中，镜子的反射率在夜晚发生变化，以使得其他车辆的前灯不会使驾驶员分心。

虽然在二十世纪六十年代就发现了电致变色，但是遗憾的是，电致变色装置仍然存在各种问题，并且尚未开始实现它们的全部商业潜能。

发明概要

本文的实施方案涉及电致变色材料、电致变色堆叠、电致变色装置以及用于制造这类材料、堆叠和装置的方法和设备。在各种实施方案中，对电极材料包括新型材料组成。例如，对电极材料可以包括阳极变色型电致变色材料和一种或多种添加剂。阳极变色型电致变色材料可以包括选自由以下各项组成的组的金属：铬(Cr)、锰(Mn)、铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)、铑(Rh)、钌(Ru)、钒(V)、铱(Ir)以及其组合。添加剂可以选自由以下各项组成的组：银(Ag)、砷(As)、金(Au)、硼(B)、镉(Cd)、铯(Cs)、铜(Cu)、铕(Eu)、镓(Ga)、钆(Gd)、锗(Ge)、汞(Hg)、锇(Os)、铅(Pb)、钯(Pd)、钷(Pm)、钋(Po)、铂(Pt)、镭(Ra)、铷(Rb)、铽(Tb)、锝(Tc)、钍(Th)、铊(Tl)以及其组合。如本文进一步所描述，其他材料组合是可能的。

下文将参考附图来更详细地描述本发明的这些和其他特征以及优点。

附图简述

当结合附图考虑时可以更充分理解以下具体实施方式，其中：

图1是根据本发明的实施方案的电致变色装置的示意性截面图。

图2是根据本发明的特定实施方案的处于漂白状态的电致变色装置的示意性截面图。

图3是根据本发明的特定实施方案的处于着色状态的电致变色装置的示意性截面图。

图4是电致变色装置的示意性截面图，其中离子导电层中的颗粒引起了装置中的局部缺陷。

图5A是电致变色装置的示意性截面图，其中在沉积电致变色堆叠的其余部分之前导电层上存在颗粒。

图5B是图5A的电致变色装置的示意性截面图，其中在电致变色堆叠形成期间形成了“爆脱”缺陷。

图5C是图5B的电致变色装置的示意性截面图，其示出一旦沉积第二导电层，就会由爆脱缺陷形成的电短路。

图6A描画根据针对图7A提供的多步骤工艺描述的电致变色窗口装置的截面图。

图6B描画示出装置中切割的沟槽的位置的电致变色装置的顶视图。

图7A描画描述制作电致变色窗口的方法的工艺流程。

图7B-7D描画制作为本发明的电致变色装置的一部分的电致变色堆叠的方法。

图7E描画用于制作本发明的电致变色装置的调节工艺的工艺流程。

图8A描画本发明的整合沉积系统。

图8B以透视图描画整合沉积系统。

图8C描画模块化整合沉积系统。

图8D描画具有两个锂沉积站的整合沉积系统。

图8E描画具有一个锂沉积站的整合沉积系统。

具体实施方式

电致变色装置

图1中示出根据一些实施方案的电致变色装置100的示意性截面图。电致变色装置包括衬底102、导电层(CL)104、电致变色层(EC)106(有时又称为阴极变色层)、离子导电层(IC)108、对电极层(CE)110(有时又称为阳极变色层)以及导电层(CL)114。元件104、106、108、110和114被统称为电致变色堆叠120。可操作来将电势施加在整个电致变色堆叠120上的电压源116实现了电致变色装置从例如漂白状态到着色状态的转变。在其他实施方案中，层的次序相对于衬底而言是反向的。也就是说，所述层是处于以下次序：衬底、导电层、对电极层、离子导电层、电致变色材料层、导电层。

应理解，对漂白状态与着色状态之间的转变的提及是非限制性的并且仅表示可以实现的电致变色转变的许多实例当中的一个实例。除非本文另外指明，否则无论何时提及漂白-着色转变，相应装置或工艺涵盖其他光学状态转变，诸如非反射性-反射性、透明-模糊等。另外，术语“漂白”指代光学中性状态，例如，未着色、透明或半透明。另外，除非本文另外指明，否则术语电致变色转变的“颜色”不限于任何特定波长或波长范围。如本领域技术人员所理解，适当的电致变色材料和对电极材料的选择决定了相关光学转变。

在某些实施方案中，电致变色装置可逆地在漂白状态与着色状态之间循环。在漂白状态中，将电势施加至电致变色堆叠120，以使得堆叠中能够使得电致变色材料106处于着色状态的可获得的离子主要驻留在对电极110中。当电致变色堆叠上的电势反转时，离子传输穿过离子导电层108到达电致变色材料106并且使得材料进入着色状态。下文在图2和图3的描述中包括了对从漂白状态到着色状态以及从着色状态到漂白状态的转变的更详细的描述，但是首先将针对图1更详细地描述堆叠120中的单个层。

在某些实施方案中，构成电致变色堆叠120的所有材料都是无机的、固体的(即，呈固体状态)或既是无机的又是固体的。由于有机材料往往会随时间而降解，无机材料提供了能够在一段较长时间内起作用的可靠的电致变色堆叠的优点。呈固体状态的材料还提供了不会像呈液体状态的材料那样经常出现封堵和泄漏问题的优点。下文将详细论述电致变色装置中的每个层。应理解，堆叠中的任一个或多个层可以含有一定量的有机材料，但是在许多实现方式中，一个或多个层含有很少乃至不含有机物质。这同样可以适用于液体，所述液体可以少量地存在于一个或多个层中。还应理解，可以沉积或另外通过采用液体组分的工艺，诸如采用溶胶-凝胶或化学气相沉积的某些工艺来形成固体状态材料。

再次参考图1，电压源116典型地是低压电源，并且可以被配置来结合辐射传感器和其他环境传感器来操作。电压源116还可以被配置来与能量管理系统诸如计算机系统对接，所述能量管理系统根据多种因素诸如一年内的时间、一天内的时间和测量的环境条件来控制电致变色装置。这种能量管理系统结合大面积电致变色装置(即，电致变色窗口)可以大幅降低建筑物的能耗。

具有合适的光、电、热和机械性质的任何材料都可以用作衬底102。这类衬底包括例如玻璃、塑料以及镜面材料。合适的塑料衬底包括例如丙烯酸酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、烯丙基二甘醇碳酸酯、SAN(苯乙烯丙烯腈共聚物)、聚(4-甲基-1-戊烯)、聚酯、聚酰胺等。如果使用塑料衬底，优选地应使用例如金刚石样保护涂层、二氧化硅/硅酮抗磨损涂层、或诸如有机玻璃领域众所周知的类似物的硬涂层来实现阻挡层保护和磨损保护。合适的玻璃包括透明的或变色的钠钙玻璃，包括钠钙浮法玻璃。玻璃可以是回火的或未回火的。在玻璃例如纳钙玻璃用作衬底102的电致变色装置100的一些实施方案中，衬底102与导电层104之间存在钠扩散阻挡层(未示出)以防止钠离子从玻璃扩散到导电层104中。

在一些实施方案中，衬底102的光透射率(即，穿透辐射或光谱与入射辐射或光谱的比率)为约40％到95％，例如约90％-92％。衬底可以具有任何厚度，只要它具有适于支撑电致变色堆叠120的机械性质即可。虽然衬底102可以具有任何尺寸，但是在一些实施方案中，所述衬底102为约0.01mm至10mm厚，优选地为约3mm至9mm厚。

在本发明的一些实施方案中，衬底是建筑玻璃。建筑玻璃是用作建筑材料的玻璃。建筑玻璃典型地用在商业建筑物中，但是也可以用在居住建筑物中，并且典型地将室内环境与室外环境分隔开来，但是不是必需的。在某些实施方案中，建筑玻璃是至少20英寸乘以20英寸，并且可以是更大的，例如，大到约72英寸乘以120英寸。建筑玻璃典型地是至少约2mm厚。小于约3.2mm厚的建筑玻璃无法回火。在使用建筑玻璃作为衬底的本发明的一些实施方案中，衬底甚至在已经在衬底上制作好电致变色堆叠之后仍然可以回火。在使用建筑玻璃作为衬底的一些实施方案中，衬底是来自锡浮法玻璃生产线的钠钙玻璃。对于中性衬底来说，建筑玻璃衬底对可见光谱的透光百分率(即，可见光谱的积分透射)一般超过80％，但是对于着色衬底来说，所述透光百分率会更低。优选地，衬底对可见光谱的透光百分率为至少约90％(例如，约90％-92％)。可见光谱是典型人眼起反应的光谱，一般为约380nm(紫色)至约780nm(红色)。在一些情况下，玻璃的表面粗糙度介于约10nm与30nm之间。

衬底102的顶部是导电层104。在某些实施方案中，导电层104和114中的一者或两者是无机的和/或固体的。导电层104和114可以由许多不同材料制成，所述材料包括导电氧化物、薄金属涂层、导电金属氮化物以及复合导体。典型地，导电层104和114至少在电致变色层展现出电致变色的波长范围内是透明的。透明导电氧化物包括金属氧化物和掺杂一种或多种金属的金属氧化物。这类金属氧化物和掺杂金属氧化物的实例包括氧化铟、铟锡氧化物、掺杂氧化铟、氧化锡、掺杂氧化锡、氧化锌、锌铝氧化物、掺杂氧化锌、氧化钌、掺杂氧化钌等等。由于氧化物常常用于这些层，所以它们有时称为“透明导电氧化物”(TCO)层。还可以使用实质上透明的薄金属涂层。用于这类薄金属涂层的金属的实例包括过渡金属，包括金、铂、银、铝、镍合金等等。还使用玻璃窗装配行业中众所周知的基于银的薄金属涂层。导电氮化物的实例包括氮化钛、氮化钽、氧氮化钛以及氧氮化钽。导电层104和114也可以是复合导体。这些复合导体可以通过将高导电陶瓷和金属线或导电层图案放置在衬底的一个面上，接着利用诸如掺杂氧化锡或铟锡氧化物等透明导电材料外涂来制作。理想的是，这类线应薄到肉眼看不见(例如，约100μm或更薄)。

在一些实施方案中，诸如玻璃衬底等市售衬底含有透明导电层涂层。这类产品可以用于衬底102和导电层104。这类玻璃的实例包括Pilkington of Toledo，Ohio以商标TEC Glass^TM售出的导电层涂布玻璃，以及PPG Industries of Pittsburgh，Pennsylvania以商标SUNGATE^TM 300和SUNGATE^TM 500售出的导电层涂布玻璃。TEC Glass^TM是一种涂布有氟化氧化锡导电层的玻璃。

在本发明的一些实施方案中，相同导电层用于两个导电层(即，导电层104和114)。在一些实施方案中，不同导电材料用于各个导电层104和114。例如，在一些实施方案中，TEC Glass^TM用于衬底102(浮法玻璃)和导电层104(氟化氧化锡)，而铟锡氧化物用于导电层114。如上所述，在采用TEC Glass^TM的一些实施方案中，玻璃衬底102与TEC导电层104之间存在钠扩散阻挡层。

在一些实现方式中，导电层的组成(如为制作而提供)应基于与导电层接触的相邻层(例如，电致变色层106或对电极层110)的组成来选择或定制。例如，对于金属氧化物导电层，导电性随导电层材料中氧空位的数目而变化，而金属氧化物中氧空位的数目受相邻层的组成影响。导电层的选择标准还可以包括材料的电化学稳定性以及避免被移动的离子种类氧化或更普遍的还原的能力。

导电层的功能是将电压源116在电致变色堆叠120的表面上提供的电势传播到堆叠的内部区域，其中欧姆电势降非常小。电势通过与导电层的电连接来转移到导电层。在一些实施方案中，与导电层104接触的一个汇流条和与导电层114接触的一个汇流条提供电压源116与导电层104和114之间的电连接。导电层104和114也可以利用其他的常规手段连接至电压源116。

在一些实施方案中，导电层104和114的厚度是介于约5nm与约10,000nm之间。在一些实施方案中，导电层104和114的厚度是介于约10nm与约1,000nm之间。在其他实施方案中，导电层104和114的厚度是介于约10nm与约500nm之间。在TEC Glass^TM用于衬底102和导电层104的一些实施方案中，导电层的厚度为约400nm。在铟锡氧化物用于导电层114的一些实施方案中，导电层的厚度为约100nm至400nm(在一个实施方案中为280nm)。更一般而言，可以采用更厚的导电材料层，只要它们提供必要的电学性质(例如，导电性)和光学性质(例如，透射率)即可。一般来说，导电层104和114应尽可能地薄，以提高透明度并且降低成本。在一些实施方案中，导电层实质上是结晶。在一些实施方案中，导电层是具有高分数大等轴晶粒的结晶。

每个导电层104和114的厚度实质上也是均匀的。导电层104的平滑层(即，低粗糙度Ra)是理想的，以至于电致变色堆叠120的其他层是更服贴的。在一个实施方案中，实质上均匀的导电层在上述每个厚度范围内变化不超过约±10％。在另一个实施方案中，实质上均匀的导电层在上述每个厚度范围内变化不超过约±5％。在另一个实施方案中，实质上均匀的导电层在上述每个厚度范围内变化不超过约±2％。

由于导电层跨越相对较大的面积，所以导电层的薄层电阻(R_s)同样是重要的。在一些实施方案中，导电层104和114的薄层电阻为约5至30欧姆/平方。在一些实施方案中，导电层104和114的薄层电阻为约15欧姆/平方。一般来说，希望两个导电层中的每一个的薄层电阻是大致相同的。在一个实施方案中，两个层各自具有约10-15欧姆/平方的薄层电阻。

覆盖导电层104的是电致变色层106。在本发明的实施方案中，电致变色层106是无机的和/或固体的，在典型实施方案中既是无机的又是固体的。电致变色层可以含有包括金属氧化物在内的许多不同电致变色材料中的任一种或多种。这类金属氧化物包括氧化钨(WO₃)、氧化钼(MoO₃)、氧化铌(Nb₂O₅)、氧化钛(TiO₂)、氧化铜(CuO)、氧化铱(Ir₂O₃)、氧化铬(Cr₂O₃)、氧化猛(Mn₂O₃)、氧化钒(V₂O₅)、氧化镍(Ni₂O₃)、氧化钴(Co₂O₃)等等。在一些实施方案中，金属氧化物掺杂有一种或多种掺杂剂，诸如锂、钠、钾、钼、钒、钛和/或其他合适的金属或含有金属的化合物。某些实施方案中也使用混合氧化物(例如，W-Mo氧化物、W-V氧化物)。包含金属氧化物的电致变色层106能够接收从对电极层110转移来的离子。

在一些实施方案中，氧化钨或掺杂氧化钨用于电致变色层106。在本发明的一个实施方案中，电致变色层实质上由WO_x制成，其中“x”指代电致变色层中氧与钨的原子比，并且x介于约2.7与3.5之间。已提出，仅仅低于化学计量的氧化钨展现出电致变色；即，化学计量的氧化钨WO₃并未展现出电致变色。在一个更特定的实施方案中，x小于3.0且至少为约2.7的WO_x用于电致变色层。在另一个实施方案中，电致变色层是x介于约2.7与约2.9之间的WOx。诸如卢瑟福背散射光谱学(RBS)等技术可以识别氧原子的总数，所述氧原子包括键合于钨的氧原子和未键合于钨的氧原子。在一些情况下，x为3或以上的氧化钨层展现出电致变色，可能归因于未结合的过剩氧以及低于化学计量的氧化钨。在另一个实施方案中，氧化钨层具有化学计量或更大的氧，其中x是3.0至约3.5。

在某些实施方案中，氧化钨是结晶、纳米结晶或非晶形的。在一些实施方案中，如透射电子显微术(TEM)所表征，氧化钨实质上是纳米结晶，其中粒径平均为约5nm至50nm(或约5nm至20nm)。氧化钨形态也可以使用X射线衍射术(XRD)表征为纳米结晶；XRD。例如，纳米结晶电致变色氧化钨可以通过以下XRD特征来表征：晶体尺寸为约10至100nm(例如，约55nm)。此外，纳米结晶氧化钨可以展现出有限的长程有序，例如约为若干(约5至20)个氧化钨晶胞。

电致变色层106的厚度取决于为电致变色层选择的电致变色材料。在一些实施方案中，电致变色层106为约50nm至2,000nm，或约200nm至700nm。在一些实施方案中，电致变色层为约300nm至约500nm。电致变色层106的厚度实质上也是均匀的。在一个实施方案中，实质上均匀的电致变色层在上述每个厚度范围内变化仅约±10％。在另一个实施方案中，实质上均匀的电致变色层在上述每个厚度范围内变化仅约±5％。在另一个实施方案中，实质上均匀的电致变色层在上述每个厚度范围内变化仅约±3％。

一般来说，在电致变色材料中，电致变色材料的着色(或例如吸光度、反射率和透射率等任何光学性质的变化)由可逆地离子插入到材料中(例如，嵌入)且相应注入电荷平衡电子所引起。典型地，一部分负责光学转变的离子不可逆地结合到电致变色材料中。如下文所解释，一些或所有不可逆结合的离子用于补偿材料中的“盲电荷”。在大部分电致变色材料中，合适的离子包括锂离子(Li⁺)和氢离子(H⁺)(即，质子)。然而，在一些情况下，其他离子也是合适的。这些离子包括例如氘离子(D⁺)、钠离子(Na⁺)、钾离子(K⁺)、钙离子(Ca⁺⁺)、钡离子(Ba⁺⁺)、锶离子(Sr⁺⁺)以及镁离子(Mg⁺⁺)。在本文描述的各种实施方案中，锂离子用于产生电致变色现象。锂离子嵌入氧化钨(WO_3-y(0<y≤约0.3))中引起氧化钨从透明(漂白状态)变成蓝色(着色状态)。

再次参考图1，在电致变色堆叠120中，离子导电层108覆盖在电致变色层106上。离子导电层108的顶部上是对电极层110。在一些实施方案中，对电极层110是无机的和/或固体的。对电极层可以包含许多能够在电致变色装置处于漂白状态时充当离子储集器的不同材料中的一种或多种。在由例如施加适当电势引起的电致变色转变期间，对电极层将一些或所有其所存放的离子转移到电致变色层，从而使电致变色层变成着色状态。同时，对电极层随着离子损失而着色。

在一些实施方案中，适用于对电极层的材料包括基底阳极变色型电致变色材料和一种或多种添加剂材料。基底阳极变色型材料可以是例如氧化钴、氧化铬、氧化铁、氧化铱、氧化锰、氧化镍、氧化铑、氧化钌、氧化钒以及其任何组合。在某些实施方案中，基底阳极变色型电致变色材料包括选自由以下各项组成的组的材料：氧化铬、氧化锰、氧化铁、氧化钴、氧化镍、氧化铑以及氧化铱。在一个实例中，基底阳极变色型电致变色材料选自由以下各项组成的组：氧化铬、氧化锰、氧化镍、氧化铑以及氧化铱。在另一个实例中，基底阳极变色型电致变色材料包括氧化镍和/或氧化铱。

添加剂在各种情况下可以选自由以下各项组成的组：银(Ag)、砷(As)、金(Au)、硼(B)、镉(Cd)、铯(Cs)、铜(Cu)、铕(Eu)、镓(Ga)、钆(Gd)、锗(Ge)、汞(Hg)、锇(Os)、铅(Pb)、钯(Pd)、钷(Pm)、钋(Po)、铂(Pt)、镭(Ra)、铷(Rb)、铽(Tb)、锝(Tc)、钍(Th)、铊(Tl)以及其组合。在一些实施方案中，添加剂选自由以下各项组成的组：Ga、Gd、Ge、Cu以及其组合。添加剂可以包括Ga、Gd和Ge中的至少一种。在一些实现方式中，添加剂可以包括Ge和Cu中的至少一种。锗可能特别有用的一个原因是锗/氧化锗显示出高光学带隙。

在某些实施方案中，添加剂金属材料的浓度可以小于约50％原子、小于约25％原子、小于约10％原子、小于约5％原子、小于约2％原子或小于约1％原子。附加材料应以足以维持电极的阳极变色性质的量/浓度来加入。基底阳极变色型电致变色材料与添加剂之间的适当的平衡取决于所使用的具体材料，但是本领域普通技术人员能够容易确定对于维持对电极的总体阳极变色性质而言适当的浓度。在某些实施方案中，卤素(即，氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)和砹(As)中的一种或多种)也可以加入对电极，例如以促使颜色品质提高。

对电极层在某些情况下可以包括氧化镍与添加剂的组合。在这种情况下用于对电极层的示例材料可以包括镍银氧化物、镍砷氧化物、镍金氧化物、镍硼氧化物、镍镉氧化物、镍铯氧化物、镍铜氧化物、镍铕氧化物、镍钆氧化物、镍镓氧化物、镍锗氧化物、镍汞氧化物、镍锇氧化物、镍铅氧化物、镍钯氧化物、镍钷氧化物、镍钋氧化物、镍铂氧化物、镍镭氧化物、镍铷氧化物、镍铽氧化物、镍锝氧化物、镍钍氧化物、镍铊氧化物以及其组合。

在这些或其他情况下，对电极层可以包括氧化钴与添加剂的组合。在这种情况下用于对电极层的示例材料可以包括钴银氧化物、钴砷氧化物、钴金氧化物、钴硼氧化物、钴镉氧化物、钴铯氧化物、钴铜氧化物、钴铕氧化物、钴钆氧化物、钴镓氧化物、钴锗氧化物、钴汞氧化物、钴锇氧化物、钴铅氧化物、钴钯氧化物、钴钷氧化物、钴钋氧化物、钴铂氧化物、钴镭氧化物、钴铷氧化物、钴铽氧化物、钴锝氧化物、钴钍氧化物、钴铊氧化物以及其组合。

在对电极层包括氧化铬的情况下，用于对电极层的示例材料可以包括铬氧化银、铬砷氧化物、铬金氧化物、铬硼氧化物、铬镉氧化物、铬铯氧化物、铬铜氧化物、铬铕氧化物、铬钆氧化物、铬镓氧化物、铬锗氧化物、铬汞氧化物、铬锇氧化物、铬铅氧化物、铬钯氧化物、铬钷氧化物、铬钋氧化物、铬铂氧化物、铬镭氧化物、铬铷氧化物、铬铽氧化物、铬锝氧化物、铬钍氧化物、铬铊氧化物以及其组合。

在对电极层包括氧化铁与添加剂的组合的情况下，用于对电极层的示例材料可以包括铁银氧化物、铁砷氧化物、铁金氧化物、铁硼氧化物、铁镉氧化物、铁铯氧化物、铁铜氧化物、铁铕氧化物、铁钆氧化物、铁镓氧化物、铁锗氧化物、铁汞氧化物、铁锇氧化物、铁铅氧化物、铁钯氧化物、铁钷氧化物、铁钋氧化物、铁铂氧化物、铁镭氧化物、铁铷氧化物、铁铽氧化物、铁锝氧化物、铁钍氧化物、铁铊氧化物以及其组合。

在对电极层包括氧化铱与添加剂的组合的情况下，用于对电极层的示例材料可以包括铱银氧化物、铱砷氧化物、铱金氧化物、铱硼氧化物、铱镉氧化物、铱铯氧化物、铱铜氧化物、铱铕氧化物、铱钆氧化物、铱镓氧化物、铱锗氧化物、铱汞氧化物、铱锇氧化物、铱铅氧化物、铱钯氧化物、铱钷氧化物、铱钋氧化物、铱铂氧化物、铱镭氧化物、铱铷氧化物、铱铽氧化物、铱锝氧化物、铱钍氧化物、铱铊氧化物以及其组合。

在对电极层包括氧化锰与添加剂的组合的情况下，用于对电极层的示例材料可以包括锰银氧化物、锰砷氧化物、锰金氧化物、锰硼氧化物、锰镉氧化物、锰铯氧化物、锰铜氧化物、锰铕氧化物、锰钆氧化物、锰镓氧化物、锰锗氧化物、锰汞氧化物、锰锇氧化物、锰铅氧化物、锰钯氧化物、锰钷氧化物、锰钋氧化物、锰铂氧化物、锰镭氧化物、锰铷氧化物、锰铽氧化物、锰锝氧化物、锰钍氧化物、锰铊氧化物以及其组合。

在对电极层包括氧化铑与添加剂的组合的情况下，用于对电极层的示例材料可以包括铑银氧化物、铑砷氧化物、铑金氧化物、铑硼氧化物、铑镉氧化物、铑铯氧化物、铑铜氧化物、铑铕氧化物、铑钆氧化物、铑镓氧化物、铑锗氧化物、铑汞氧化物、铑锇氧化物、铑铅氧化物、铑钯氧化物、铑钷氧化物、铑钋氧化物、铑铂氧化物、铑镭氧化物、铑铷氧化物、铑铽氧化物、铑锝氧化物、铑钍氧化物、铑铊氧化物以及其组合。

在对电极层包括氧化钌与添加剂的组合的情况下，用于对电极层的示例材料可以包括钌银氧化物、钌砷氧化物、钌金氧化物、钌硼氧化物、钌镉氧化物、钌铯氧化物、钌铜氧化物、钌铕氧化物、钌钆氧化物、钌镓氧化物、钌锗氧化物、钌汞氧化物、钌锇氧化物、钌铅氧化物、钌钯氧化物、钌钷氧化物、钌钋氧化物、钌铂氧化物、钌镭氧化物、钌铷氧化物、钌铽氧化物、钌锝氧化物、钌钍氧化物、钌铊氧化物以及其组合。

在对电极层包括氧化钒与添加剂的组合的情况下，用于对电极层的示例材料可以包括钒银氧化物、钒砷氧化物、钒金氧化物、钒硼氧化物、钒镉氧化物、钒铯氧化物、钒铜氧化物、钒铕氧化物、钒钆氧化物、钒镓氧化物、钒锗氧化物、钒汞氧化物、钒锇氧化物、钒铅氧化物、钒钯氧化物、钒钷氧化物、钒钋氧化物、钒铂氧化物、钒镭氧化物、钒铷氧化物、钒铽氧化物、钒锝氧化物、钒钍氧化物、钒铊氧化物以及其组合。

对电极层可以包括前述段落中列出的材料的一种或多种、在一些情况下为两种或更多种。例如，镍锗氧化物可以与铱镓氧化物等组合。

用于对电极的一些特定的示例材料包括但不限于氧化镍、镍钨氧化物、镍钒氧化物、镍铬氧化物、镍铝氧化物、镍锰氧化物、镍镁氧化物、氧化铬、氧化铁、氧化钴、氧化铑、氧化铱、氧化锰、普鲁士蓝。可以按对于给定应用而言适当的不同的化学计量比提供材料(例如，金属和氧)。可以使用其他材料的对电极，并且在一些情况下可以包括铈钛氧化物、铈锆氧化物、氧化钒以及如上所述的氧化物的混合物(例如，Ni₂O₃和WO₃的混合物)。还可以使用这些氧化物的掺杂配方，其中掺杂剂包括例如钽和钨以及上文所列的其他添加剂。由于对电极层110含有用于在电致变色材料处于漂白状态时使电致变色材料中产生电致变色现象的离子，所以对电极在其存放大量这些离子时优选具有高透射率和中和色。在一些实施方案中，镍钨氧化物(NiWO)连同上文所列的添加剂一起用在对电极层中。在某些实施方案中，镍钨氧化物中存在的镍的量可以高达镍钨氧化物的约90重量％。在一个特定实施方案中，镍钨氧化物中镍与钨的质量比是介于约4:6与6:4之间(例如，约1:1)。在一个实施方案中，NiWO含介于约15％(原子)Ni与约60％Ni之间的Ni；介于约10％W与约40％W之间的W；介于约30％O与约75％O之间的O；并且包括如本文所述的一种或多种添加剂。在另一个实施方案中，NiWO含介于约30％(原子)Ni与约45％Ni之间的Ni；介于约10％W与约25％W之间的W；介于约35％O与约50％O之间的O；并且包括如本文所述的一种或多种添加剂。

当电荷从对电极110处移走(即，离子从对电极110输送到电致变色层106)时，对电极层将从透明状态变成着色状态。例如，镍钨氧化物对电极110将从透明状态转变为棕色状态。其他对电极材料在其着色状态可以展现出不同的颜色和/或相较于镍钨氧化物对电极，其透明状态可能是相对更为透明的。

对电极形态可以是结晶、纳米结晶或非晶形的。在对电极层是镍钨氧化物连同上文所列的添加剂的一些实施方案中，对电极材料是非晶形的或实质上非晶形的。已经发现实质上非晶形的镍钨氧化物对电极在一些条件下比其结晶对应物表现更好。镍钨氧化物的非晶形状态可以通过使用下文描述的某些加工条件来获得。虽然不希望受限于任何理论或机制，但是相信通过溅镀工艺中相对较高能量的原子可产生非晶形镍钨氧化物。例如在具有较高目标功率、较低腔室压力(即，较高真空)和较小源点对衬底距离的溅镀工艺中获得较高能量的原子。在所描述的工艺条件下，产生在暴露于紫外线/热下稳定性更佳的高密度膜。

在一些实施方案中，对电极形态可以包括微结晶、纳米结晶和/或非晶相。例如，对电极可以是例如非晶形基质整体分布有纳米晶体的材料。在某些实施方案中，纳米晶体构成约50％或更少的对电极材料、约40％或更少的对电极材料、约30％或更少的对电极材料、约20％或更少的对电极材料或约10％或更少的对电极材料(取决于实施方案，按重量计或按体积计)。在某些实施方案中，纳米晶体的最大直径小于约50nm、在一些情况下小于约25nm、小于约10nm、或小于约5nm。在一些情况下，纳米晶体的平均直径为约50nm或更小、或约10nm或更小、或约5nm或更小(例如，约1-10nm)。在某些实施方案中，希望具有以下纳米晶体粒度分布：至少约50％的纳米晶体具有处于平均纳米晶体直径的1个标准偏差内的直径，例如，至少约75％的纳米晶体具有处于平均纳米晶体直径的1个标准偏差内的直径，或者至少约90％的纳米晶体具有处于平均纳米晶体直径的1个标准偏差内的直径。已经发现，具有非晶形基质的对电极相较于为相对更佳的结晶的对电极操作起来往往更为有效。在某些实施方案中，添加剂可以形成主体基质，在其中可以发现基底阳极变色型材料的区域。在各种情况下，主体基质实质上是非晶形的。在某些实施方案中，仅对电极中的结晶结构由呈例如氧化物形式的基底阳极变色型电致变色材料形成。如所提及，添加剂可以为形成非晶形主体基质作出贡献，所述主体基质实质上不是结晶但是结合了基底阳极变色型电致变色材料的区域(例如，在一些情况下为纳米晶体)。在其他实施方案中，添加剂和阳极变色型基底材料一起利用共价和/或离子键合来形成化合物。化合物可以是结晶、非晶形或其任何组合。在其他实施方案中，阳极变色型基底材料形成主体基质，在其中存在作为离散相或袋状物的添加剂的区域。

在一些实施方案中，对电极的厚度为约50nm至约650nm。在一些实施方案中，对电极的厚度为约100nm至约400nm，优选地处于约200nm至300nm范围内。对电极层110的厚度实质上也是均匀的。在一个实施方案中，实质上均匀的对电极层在上述每个厚度范围内变化仅约±10％。在另一个实施方案中，实质上均匀的对电极层在上述每个厚度范围内变化仅约±5％。在另一个实施方案中，实质上均匀的对电极层在上述每个厚度范围内变化仅约±3％。

漂白状态期间存放在对电极层中(以及相应地在着色状态期间存放在电致变色层中)且可用于推动电致变色转变的离子的量取决于层的组成以及层厚度和制作方法。电致变色层与对电极层两者都能够支撑每平方厘米层表面积大约几十毫库仑的可用电荷(呈锂离子和电子的形式)。电致变色膜的电荷容量为通过施加外电压或电势每一单位膜面积和单位膜厚度能够可逆地负载和卸载的电荷的量。在一个实施方案中，WO₃层的电荷容量介于约30与约150mC/cm²/μm之间。在另一个实施方案中，WO₃层的电荷容量介于约50与约100mC/cm²/μm之间。在一个实施方案中，包括上文所列的添加剂的NiWO层的电荷容量介于约75与约200mC/cm²/μm之间。在另一个实施方案中，(具有上文所列的添加剂的)NiWO层的电荷容量介于约100与约150mC/cm²/μm之间。

在电致变色层106与对电极层110之间，存在离子导电层108。离子导电层108充当电致变色装置在漂白状态与着色状态之间转变时输送离子(以电解质的方式)的介质。优选地，离子导电层108对于电致变色层和对电极层的有关离子而言是高度导电的，但是具有足够低的电子导电性，以至于可以忽略在正常操作期间发生的电子转移。具有高离子导电性的薄离子导电层允许快速地进行离子导电，由此允许高性能电致变色装置进行快速转换。在某些实施方案中，离子导电层108是无机的和/或固体的。当用产生相对较少的缺陷的材料和方式制作时，离子导电层可以制得非常薄，以产生高性能装置。在各种实现方式中，离子导体材料的离子导电性介于约10⁸西门子/cm或ohm^-1cm^-1与约10⁹西门子/cm或ohm^-1cm^-1之间，并且电子电阻为约10¹¹ohms-cm。

合适的离子导电层的实例包括硅酸盐、氧化硅、氧化钨、氧化钽、氧化铌以及硼酸盐。氧化硅包括硅铝氧化物。这些材料可以掺杂包括锂在内的不同掺杂剂。掺锂氧化硅包括锂硅铝氧化物。在一些实施方案中，离子导电层包含基于硅酸盐的结构。在其他实施方案中，尤其适于锂离子输送的合适的离子导体包括但不限于硅酸锂、锂铝硅酸盐、锂铝硼酸盐、锂铝氟化物、硼酸锂、一氮化三锂、锂锆硅酸盐、铌酸锂、硼硅酸锂、磷硅酸锂以及其他这类基于锂的陶瓷材料、二氧化硅或硅氧化物，包括锂硅氧化物。然而，任何材料都可以用于离子导电层108，只要它们经过制作能够具有低缺陷率并且允许离子在对电极层110与电致变色层106之间通过，同时实质上防止电子通过即可。

在某些实施方案中，离子导电层是结晶、纳米结晶或非晶形的。典型地，离子导电层是非晶形的。在另一个实施方案中，离子导电层是纳米结晶。在另一个实施方案中，离子导电层是结晶。

在一些实施方案中，硅铝氧化物(SiAlO)用于离子导电层108。在一个特定实施方案中，用于通过溅镀制作离子导电层的硅/铝靶含有介于约6原子％与约20原子％之间的铝。这限定了离子导电层中硅与铝之比。在一些实施方案中，硅铝氧化物离子导电层108是非晶形的。

离子导电层108的厚度可以根据材料而变化。在一些实施方案中，离子导电层108为约5nm至100nm厚，优选为约10nm至60nm厚。在一些实施方案中，离子导电层为约15nm至40nm厚或约25nm至30nm厚。离子导电层的厚度实质上也是均匀的。在一个实施方案中，实质上均匀的离子导电层在上述每个厚度范围内变化不超过约±10％。在另一个实施方案中，实质上均匀的离子导电层在上述每个厚度范围内变化不超过约±5％。在另一个实施方案中，实质上均匀的离子导电层在上述每个厚度范围内变化不超过约±3％。

经输送穿过电致变色层与对电极层之间的离子导电层的离子用于实现电致变色层的变色(即，电致变色装置从漂白状态变成着色状态)。取决于选择用于电致变色装置堆叠的材料的选择，这类离子包括锂离子(Li⁺)和氢离子(H⁺)(即，质子)。如上所提及，在某些实施方案中可以采用其他离子。这些离子包括氘离子(D⁺)、钠离子(Na⁺)、钾离子(K⁺)、钙离子(Ca⁺⁺)、钡离子(Ba⁺⁺)、锶离子(Sr⁺⁺)以及镁离子(Mg⁺⁺)。

如所述，离子导电层108应具有很少的缺陷。除其他问题外，离子导电层中的缺陷还可能会使电致变色层与对电极层之间发生短路(下文将针对图4更详细地描述)。当带相反电荷的导电层之间建立电连通时，例如导电颗粒与两个导电性带电层中的每一个接触时，会发生短路(与“针孔”相反，针孔为不在带相反电荷的导电层之间产生短路的缺陷)。当发生短路时，电子而非离子在电致变色层与对电极之间迀移，典型地会在电致变色装置另外处于着色状态时在短路位置产生亮斑(即，在窗不转换，而是维持往往比着色状态浅得多的开路着色时所产生的斑点)。在不会使电致变色层与对电极层之间产生任何短路的情况下，离子导电层优选尽可能得薄。如所指示，离子导电层108(或电致变色装置中的其他地方)中的低缺陷率允许离子导电层108更薄。当使用薄的离子导电层时，在电化学循环下电致变色层与对电极层之间的离子输送将更快。一般来说，本文中规定的缺陷率标准可以适用于堆叠中的任何特定层(离子导电层或其他层)或适用于整个堆叠或其任何部分。下文将进一步论述缺陷率标准。

电致变色装置100可以包括一个或多个附加层(未示出)，诸如一个或多个钝化层。用于改良某些光学性质的钝化层可以包括在电致变色装置100内。用于防潮或抗划伤的钝化层也可以包括在电致变色装置100内。例如，导电层可以用抗反射或保护性氧化物或氮化物层处理。其他钝化层可以用于密封电致变色装置100。

图2是处于漂白状态(或转变为漂白状态)的电致变色装置的示意性截面图。根据特定实施方案，电致变色装置200包括氧化钨电致变色层(EC)206和如本文所述的对电极层(CE)210。在一些情况下，氧化钨电致变色层206具有纳米结晶或实质上纳米结晶的形态。在一些实施方案中，对电极层210具有非晶形或实质上非晶形的形态。在一些实施方案中，对电极中钨与镍的重量百分率比为约0.40-0.60。

电致变色装置200也包括衬底202、导电层(CL)204、离子导电层(IC)208以及导电层(CL)214。在一些实施方案中，衬底202和导电层204同时包含TEC-Glass^TM。如所指示，本文描述的电致变色装置(诸如图2的电致变色装置)常常有利地应用于建筑玻璃中。因此，在一些实施方案中，衬底202的尺寸使得其可以被归类为建筑玻璃。在一些实施方案中，导电层214是铟锡氧化物(ITO)。在一些实施方案中，离子导电层208是硅铝氧化物。

电压源216被配置来以通过与导电层204和214的合适的连接(例如，汇流条)来向电致变色堆叠220施加电势。在一些实施方案中，电压源被配置来施加约2伏的电势，以便于驱动装置从一种光学状态转变成另一种光学状态。如图2所示的电势的极性应使离子(这个实例中为锂离子)主要驻留在对电极层210中。

在采用含氧化钨的电致变色层以及对电极层(例如，含镍钨氧化物与如上所述的添加剂，或者另一种对电极材料)的实施方案中，电致变色层厚度与对电极层厚度之比可以为约1.7:1至2.3:1(例如，约2:1)。在一些实施方案中，电致变色氧化钨层为约200nm至700nm厚。在另外的实施方案中，电致变色氧化钨层为约400nm至500nm厚。在一些实施方案中，对电极层为约100nm至350nm厚。在另外的实施方案中，对电极层为约200nm至250nm厚。在另外的实施方案中，对电极层为约240nm厚。此外，在一些实施方案中，硅铝氧化物离子导电层208为约10nm至100nm厚。在另外的实施方案中，硅铝氧化物离子导电层为约20nm至50nm厚。

如上所指出，电致变色材料可以含有盲电荷。电致变色材料中的盲电荷是存在于经制作的材料中，未被带相反电荷的离子或其他载流子抵消掉的电荷(例如，在氧化钨电致变色材料情况下的负电荷)。以氧化钨为例，盲电荷的量值取决于氧化钨溅镀期间的过剩氧浓度。在功能上，盲电荷必须在采用来转化电致变色材料的离子能够有效地改变电致变色材料的光学性质之前抵消。在先前未抵消盲电荷的情况下，供应给电致变色材料的离子将不可逆地结合在材料中并且不会对材料的光学状态产生影响。因此，电致变色装置典型地具备诸如锂离子或质子等离子，所述离子的量足以抵消盲电荷并且提供一批离子以用于使电致变色材料在两种光学状态之间可逆地转换。在许多已知的电致变色装置中，电荷在第一次电化学循环期间因抵消盲电荷而发生损失。

在一些实施方案中，锂是以足以抵消电致变色层206中的盲电荷的量存在于电致变色堆叠220中，接着以约1.5到2.5倍于用以抵消盲电荷的量的附加量(以质量计)存在于堆叠中(例如，最初对电极层210中)。也就是说，提供抵消盲电荷所需的量的约1.5到2.5倍的锂来用于电致变色堆叠220中电致变色层206与对电极层210之间的可逆循环。在一些实施方案中，电致变色堆叠220中存在足够的锂来抵消电致变色层206中的盲电荷，接着对电极层210或堆叠中的其他地方中存在约两倍于此量(以质量计)的锂。

图3是图2所示但处于着色状态(或转变为着色状态)的电致变色装置200的示意性截面图。在图3中，电压源216的极性反转，以使得电致变色层具有更大负性以接受额外的锂离子，从而转变为着色状态。如所示，锂离子穿过离子导电层208输送到氧化钨电致变色层206。氧化钨电致变色层206显示处于着色状态。对电极210也显示处于着色状态。如所解释，对电极材料在放弃锂离子(脱嵌)时变得越来越模糊。在这个实例中，存在协同效应，其中206与210两层转变到着色状态对减少透射穿过堆叠和衬底的光的量具有附加作用。

在某些实施方案中，上述类型的电致变色装置非常可靠，实质上往往比现有技术的对应装置可靠。可靠性可以由各种度量标准来表征。一些度量标准描述于ASTM E2141-06(Standard Test Methods for Assessing the Durability of Absorptive Electrochromic Coatings on Sealed Insulating Glass Units)中。在一些特定情况下，装置能够在两种相异的光学状态之间(例如，漂白状态与着色状态之间)循环超过50,000次，同时维持漂白T_vis与着色T_vis之比(又称为PTR或光透射比)大于4。这些电致变色装置的长寿命使其适合于用在期望电致变色装置能几十年保持处于适当位置的应用中。此外，本发明的实施方案中的电致变色装置能够在漂白状态与未漂白状态之间循环，同时在漂白状态下不损失透射性且在未漂白状态下颜色或其他性质不退化。在一些情况下，根据本文描述的实施方案的电致变色装置的高可靠性部分归因于以下设计，所述设计使堆叠中电致变色层的厚度和/或对电极层的厚度在电致变色装置的电化学循环期间实质上不改变从其沉积时到锂化后的厚度(例如，不超过约4％)。

如上所指出，如本文描述的许多电致变色装置的缺陷数都出现减少；即，明显少于相当的先前装置中存在的缺陷数。如本文所使用，术语“缺陷”指代电致变色装置的缺陷点或区域。缺陷可能是由电短路或针孔引起的。另外，缺陷可以被表征为是可视的或不可视的。一般而言，电致变色装置中的缺陷不会响应于外加电势而改变光学状态(例如，着色)，所述外加电势足以引起电致变色装置的非缺陷区域着色或以其他方式改变光学状态。缺陷往往会显现为电致变色窗户或其他装置中的可视觉辨别的异常。这类缺陷在本文中被称为“可视”缺陷。其他缺陷太小，以至于在正常使用时观察者在视觉上无法察觉到它们(例如，当装置在白昼时间期间处于着色状态时，这类缺陷不会产生可察觉的光点)。短路是跨越离子导电层的局部电子导电路径(例如，两个TCO层之间的电子导电路径)。针孔是电致变色装置的一个或多个层出现缺失或损坏以至于无法展现电致变色的区域。针孔并不是电短路。主要关注三种类型的缺陷：(1)可视针孔，(2)可视短路，以及(3)不可视短路。典型地(但不一定)，可视短路将具有至少约3微米的缺陷尺寸，产生例如约1cm直径的其中电致变色作用明显减弱的区域-这些区域可以通过隔离引起可视短路的缺陷来显著减小，以使得对于肉眼而言，可视短路仅类似于可视针孔。可视针孔将具有至少约100微米的缺陷尺寸。

在一些情况下，电短路通过以下方式产生：导电颗粒埋入离子导电层，从而导致对电极层与电致变色层或与它们任一者相关联的TCO之间产生电子路径。在一些其他情况下，缺陷是由衬底(在上面制作电致变色堆叠的衬底)上的颗粒引起，并且这类颗粒引起层剥离(有时称为“爆脱”)或层不粘附至衬底。下文在图4和图5A-5C中将说明两种类型的缺陷。如果在TCO或者相关联EC或CE沉积前发生剥离或爆脱缺陷，那么所述缺陷会导致短路。在这类情况下，随后沉积的TCO或EC/CE层将直接接触下层的TCO或CE/EC层，从而提供直接的电子导电路径。下表中呈现了几个缺陷来源的实例。下表意在提供会导致不同类型的可视缺陷和不可视缺陷的机制的实例。存在可能影响EC窗户如何对堆叠内的缺陷作出响应的附加因素。

电短路，甚至是不可视的电短路都会引起穿过离子导电层的泄漏电流并且在短路附近产生电势降。如果电势降量值足够大，那么它将阻止电致变色装置在短路附近进行电致变色转变。在可视短路的情况下，缺陷看起来就像是具有扩散边界的中心带光区域(当装置处于着色状态时)，以至于所述装置随距离短路的中心的距离而逐渐变暗。如果电致变色装置的区域中聚集了大量电短路(可视或不可视)，那么它们可能会共同地影响所述装置的广泛区域，借此装置在这种区域中无法进行转换。这是因为这类区域中的EC层与CE层之间的电势差无法达到驱使离子穿过离子导电层所需的阈值电平。在本文描述的某些实现方式中，短路(可视与不可视两者)控制得足够好，以至于泄漏电流在装置上的任何地方都不具有此种效应。应理解，泄漏电流可以归因于除了短路类型缺陷之外的来源。这类其他来源包括整个离子导电层上的广泛基础的泄漏以及如本文其他地方所描述的边缘缺陷和划线缺陷。这里要强调的是泄漏仅是由电致变色装置的内部区域中的整个离子导电层上的电短路的多个点引起的。

图4是电致变色装置400的示意性截面图，其中离子导电层中的颗粒引起了装置中的局部缺陷。电致变色装置400包括与图2中针对电致变色装置200所描画的部件相同的部件。然而，在电致变色装置400的离子导电层208中，存在引起缺陷的导电颗粒402或其他人造物。导电颗粒402会导致电致变色层206与对电极层210之间的短路。此短路不允许离子在电致变色层206与对电极层210之间流动，但允许电子在这些层之间局部传递，从而在层210和206的其余部分处于着色状态时在电致变色层206中产生透明区域404并且在对电极层210中产生透明区域406。也就是说，如果电致变色装置400处于着色状态，导电颗粒402会使电致变色装置的区域404和406无法进入着色状态。有时，缺陷区域被称为“星座”，因为它们看起来就像是暗背景上的一系列亮斑(或星宿)(装置的其余部分处于着色状态)。人类会自然而然地将他们的注意力转到星座上并且往往发现它们是让人分心的或不美观的。

图5A是电致变色装置500的示意性截面图，其中在沉积电致变色堆叠的其余部分之前导电层204上存在颗粒502或其他碎屑。电致变色装置500包括与电致变色装置200相同的部件。颗粒502导致电致变色堆叠220的层在颗粒502的区域中产生凸起，因为保形层206-210如所描画随后会沉积在颗粒502上(在这个实例中，尚未沉积层214)。虽然不希望受限于特定理论，但是认为在这类颗粒上分层(假定这些层具有相对较薄的性质)会在形成凸起的区域中产生应力。更具体而言，在每个层中，在凸起区域的周边周围，层中例如在晶格状排列中可能会存在缺陷或在更宏观的层面上可能会存在裂缝或空隙。这些缺陷的一个结果将是例如电致变色层206与对电极层210之间的电短路和/或层208中的离子导电性的丧失。然而，图5A中并未描画这些缺陷。

参考图5B，由颗粒502引起的缺陷的另一个结果被称为“爆脱”。在这个实例中，在沉积导电层214之前，颗粒502的区域中的导电层204上方的一部分脱落，让其带走了电致变色层206、离子导电层208和对电极层210的一部分。“爆脱”是碎片504，所述碎片504包括颗粒502、电致变色层206以及离子导电层208和对电极层210的一部分。结果是导电层204的暴露区域。参考图5C，在爆脱之后，一旦沉积导电层214，就会在导电层214接触导电层204的地方形成电短路。这种电短路在电致变色装置500处于着色状态时将会在所述电致变色装置500中留下透明区域，这类似于由上文针对图4描述的短路产生的缺陷的外观。

衬底202或204上(如上所述)、离子导电层208上和对电极层210上的颗粒或碎屑也可能引起爆脱缺陷，从而在电致变色装置处于着色状态时引起针孔缺陷。此外，如果颗粒502足够大且不引起爆脱，那么它在电致变色装置500处于漂白状态时可能是可视的。

本发明的实施方案的电致变色装置也可缩放到小于或大于建筑玻璃的衬底。电致变色堆叠可以沉积在具有广泛范围尺寸(高达约12英寸乘以12英寸，或甚至80英寸乘以120英寸)的衬底上。制造20英寸乘以20英寸的电致变色装置的能力允许制造用于许多应用的电致变色建筑玻璃。

即使是非常小的缺陷，即不会产生可察觉的光点或星座的缺陷，也可能引起严重性能问题。例如，小的短路尤其是其在相对较小区域中的多个例子都会引起相对较大的泄漏电流。因此，可能存在大的局部电势降，这会阻止电致变色装置在泄漏电流附近转换。因此，小缺陷会限制电致变色装置的可缩放性，并且有时会妨碍建筑玻璃上的部署。

在一个实施方案中，可视针孔缺陷的数目不大于约0.04/平方厘米。在另一个实施方案中，可视针孔缺陷的数目不大于约0.02/平方厘米，并且在更特定的实施方案中，这类缺陷的数目不大于约0.01/平方厘米。典型地，可视短路类型缺陷在制作之后个别处理，以留下短路相关针孔作为唯一可视缺陷。在一个实施方案中，可视短路相关针孔缺陷的数目不大于约0.005/平方厘米。在另一个实施方案中，可视短路相关针孔缺陷的数目不大于约0.003/平方厘米，并且在更特定的实施方案中，这类缺陷的数目不大于约0.001/平方厘米。在一个实施方案中，可视缺陷、针孔和因隔离可视短路相关缺陷产生的短路相关针孔的总数目小于约0.1个缺陷/平方厘米、在另一个实施方案中小于约0.08个缺陷/平方厘米，在另一个实施方案中小于约0.045个缺陷/平方厘米(小于约450个缺陷/平方米窗户)。

在一些实施方案中，不可视电短路缺陷的数目导致在±2V偏压下产生小于约5μA/cm²的泄漏电流。这些值在电致变色装置的整个面上都适用(即，装置中(装置上的任何地方)不存在缺陷密度大于所述值的区域)。

在一些实施方案中，电致变色装置不具有直径(缺陷的最大横向尺寸)大于约1.6mm的可视缺陷。在另一个实施方案中，所述装置不具有直径大于约0.5mm的可视缺陷，在另一个实施方案中，所述装置不具有直径大于约100μm的可视缺陷。

在一些实施方案中，电致变色玻璃整合到绝缘玻璃单元(IGU)中。绝缘玻璃单元由组装成一个单元的多个玻璃窗格组成，其意图通常是最大化由所述单元形成的空间中含有的气体的隔热性质，同时在整个单元中提供清晰的视觉。结合电致变色玻璃的绝缘玻璃单元与本领域中当前已知的绝缘玻璃单元类似，只是用于将电致变色玻璃连接至电压源的电引线除外。由于电致变色绝缘玻璃单元可能遭遇的温度较高(因为电致变色玻璃吸收辐射能)，故可能需要比用于常规绝缘玻璃单元中的密封剂更稳固的密封剂。例如，不锈钢间隔条、高温聚异丁烯(PIB)、新的第二道密封剂、用于间隔条接缝的箔片涂布式PIB带等等。

制作电致变色窗的方法

沉积电致变色堆叠

如以上概述所提及，本发明的一个方面是制作电致变色窗的方法。从广义来说，所述方法包括在衬底上顺序地沉积(i)电致变色层，(ii)离子导电层，以及(iii)对电极层，以形成离子导电层将电致变色层与对电极层分开的堆叠。顺序沉积采用具有受控周围环境的单一整合沉积系统，在所述受控周围环境中，压力、温度和/或气体组成独立于整合沉积系统外的外部环境而受到控制，并且在电致变色层、离子导电层和对电极层依序沉积期间的任何时间，衬底都不离开整合沉积系统。(下文将针对图8A-8E更详细地描述维持受控周围环境的整合沉积系统的实例。)气体组成可以由受控周围环境中各种组分的分压表征。受控周围环境也可以根据颗粒数目或颗粒密度来表征。在某些实施方案中，受控周围环境含有少于350个颗粒(粒度为0.1微米或更大)/m³。在某些实施方案中，受控周围环境满足100级净化室(US FED STD 209E)的要求。在某些实施方案中，受控周围环境满足10级净化室(US FED STD 209E)的要求。衬底可以进入和/或离开满足100级或甚至10级要求的净化室中的受控周围环境。

典型地(但不一定)，这种制作方法整合到使用建筑玻璃作为衬底制造电致变色窗的多步骤工艺中。为方便起见，以下描述涵盖在用于制作电致变色窗的多步骤工艺的背景下的所述方法及其各种实施方案，但是本发明的方法并不限于此。电致变色镜和其他装置可以使用本文描述的一些或所有操作和方法来制作。

图6A是根据诸如针对图7A所描述等多步骤工艺的电致变色窗装置600的截面图。图7A描画描述制作结合了电致变色装置600的电致变色窗的方法700的工艺流程。图6B为装置600的俯视图，其示出切入装置的沟槽的位置。因此，将一起描述图6A-6B和图7A。描述的一个方面是包括装置600的电致变色窗，并且描述的另一方面是制作包括装置600的电致变色窗的方法700。以下描述中包括图7B-7E的描述。图7B-7D描画作为装置600一部分的电致变色堆叠的具体制作方法。图7E描画用于制作例如装置600的调节工艺的工艺流程。

图6A示出电致变色装置600的一个具体实例，其是用由玻璃605制成的衬底为原料制作，所述衬底任选具有扩散阻挡层610涂层和位于扩散阻挡层上的第一透明导电氧化物(TCO)涂层615。方法700采用的衬底例如是具有钠扩散阻挡层和抗反射层，接着透明导电层(例如，透明导电氧化物615的浮法玻璃。如上所提及，适于本发明的装置的衬底包括由Pilkington of Toledo，Ohio以商标TEC售出的玻璃，以及PPG Industries,of Pittsburgh，Pennsylvania以商标300和500售出的玻璃。第一TCO层615是用于形成在衬底上制作的电致变色装置600的电极的两个导电层的第一层。

方法700开始于清洗工艺705，其中清洗衬底以将其准备用于后续加工。如上所提及，重要的是从衬底中去除污染物，因为所述污染物会引起在衬底上制作的装置中的缺陷。一个关键缺陷是产生穿过IC层的导电路径，因此使装置局部短路，从而在电致变色窗中引起视觉可辨别的异常的颗粒或其他污染物。适于本发明的制作方法的清洗工艺和设备的一个实例是Lisec^TM(从(LISEC Maschinenbau Gmbh of Seitenstetten，Austria)获得的玻璃洗涤设备和工艺的商标名)。

清洗衬底可以包括机械擦洗以及超声波调节以去除不想要的微粒。如所提及，微粒可能导致表面瑕疵以及装置内局部短路。

一旦清洗了衬底，就执行第一激光划线工艺710，以便于去除衬底上第一TCO层的线。在一个实施方案中，所得沟槽烧蚀穿过TCO与扩散阻挡层(但是在一些情况下扩散阻挡层实质上未被穿透)。图6A描画这个第一激光划线沟槽620。沟槽在衬底中在衬底一侧的整个长度上划线，以便于隔离靠近衬底一个边缘的含TCO的区域，所述区域最终将与用于将电流提供到第二TCO层630的第一汇流条640接触，第二TCO层630沉积在电致变色(EC)堆叠625(其包括如上所述的电致变色层、离子导电层和对电极层)顶部上。图6B示意性地(不按比例)示出沟槽620的位置。在所描画的实施方案中，扩散阻挡层上第一TCO层的未隔离(主要)部分最终与第二汇流条645接触。可能需要隔离沟槽620，因为在某些实施方案中，将第一汇流条附接至装置的方法包括在将装置堆叠层铺设好后按压汇流条穿过所述装置堆叠层(在第一TCO层的隔离部分与第一TCO层的主要部分上)。本领域技术人员应认识到，其他布置可能会将电流提供到电致变色装置中的电极，在此情况下为TCO层。由第一激光划线隔离的TCO区域典型地为沿衬底一个边缘的区域，当结合到整合玻璃单元(IGU)和/或窗格、窗框或窗式幕墙中时所述区域将最终连同汇流条一起被隐藏。用于第一激光划线的一种或多种激光典型地(但不一定)是脉冲式激光，例如二极管泵浦的固态激光。例如，可以使用来自IPG Photonics(of Oxford Massachusetts)，或来自Ekspla(of Vilnius Lithuania)的合适的激光器执行激光划线。

激光沟槽是沿衬底的一侧从头到尾开凿，以隔离第一TCO层的一部分；通过第一激光划线710产生的沟槽620的深度和宽度尺寸应足以在随后沉积装置时将第一TCO层与主体TCO隔离开来。沟槽的深度和宽度应足以防止任何剩余的微粒穿过沟槽引起短路。在一个实施方案中，沟槽的深度是介于约300nm与500nm之间，并且宽度是介于约20μm与50μm之间。在另一个实施方案中，沟槽的深度是介于约350nm与450nm之间，并且宽度是介于约30μm与45μm之间。在另一个实施方案中，沟槽的深度为约400nm并且宽度为约40μm。

在第一激光划线710之后，典型地(但不一定)使用上述清洗方法来再次清洗衬底(操作715)。执行这个第二清洗工艺以去除由第一激光划线产生的任何碎屑。一旦完成清洗操作715，就将衬底准备用于沉积EC堆叠625。这在工艺流程700中描画为工艺720。如上所提及，所述方法包括使用具有受控周围环境的单一整合沉积系统顺序地在衬底上沉积(i)EC层，(ii)IC层，以及(iii)CE层，以形成IC层将EC层与CE层分开的堆叠，在所述受控周围环境中，压力和/或气体组成独立于整合沉积系统外的外部环境而受到控制，并且在EC层、IC层和CE层顺序沉积期间的任何时间，衬底都不会离开整合沉积系统。在一个实施方案中，顺序沉积的每个层进行物理气相沉积。一般来说，电致变色装置的各层可以通过包括物理气相沉积、化学气相沉积、等离子体增强化学气相沉积以及原子层沉积(仅举数例)等在内的各种技术来沉积。如本文所使用的术语物理气相沉积包括所有领域内所了解的PVD技术，包括溅镀、蒸发、烧蚀等等。图7B描画工艺720的一个实施方案。首先为工艺722，在衬底上沉积EC层；接着为工艺724，沉积IC层；接着为工艺726，沉积CE层。次序颠倒的沉积也是本发明的实施方案，即，首先沉积CE层，接着沉积IC层，接着沉积EC层。在一个实施方案中，电致变色层、离子导电层和对电极层各自是固相层。在另一个实施方案中，电致变色层、离子导电层和对电极层各自仅包括无机材料。

应理解，虽然根据对电极层、离子导电层和电致变色层描述某些实施方案，但是这些层中的任一个或多个可以由一个或多个子层构成，所述子层可以具有相异的组成、尺寸、形态、电荷密度、光学性质等。此外，装置层中的任一个或多个可以具有渐次变化的组成或渐次变化的形态，其中组成或形态分别改变至少一部分层的厚度。在一个实例中，给定层内掺杂剂或载流子的浓度至少在制作此层时发生变化。在另一个实例中，层的形态在结晶与非晶形之间变化。这种渐次变化的组成或形态的选择会影响装置的功能性质。在一些情况下，可以将额外层加入堆叠。在一个实例中，将散热器层插入在一个或两个TCO层与EC堆叠之间。

在另一个实例中，阴极变色型电致变色层和/或阳极变色型对电极层可以沉积为任选地具有不同的组成的两个相异的子层，但是两个子层可以具有如本文通常所描述的组成(例如，包括电致变色材料的组成或包括对电极材料的组成)。某些加工步骤(例如，锂化)可以在沉积子层之间发生。在一个具体的实施方案中，对电极材料以具有不同组成的两个子层来沉积。第一子层(更为靠近阴极变色型电致变色层)可以是阳极变色的，而第二子层(更为远离阴极变色型电致变色层)可以是或不是阳极变色的，或者与第一子层相比，阳极变色可能是更弱的。在第一子层与第二子层的沉积之间，部分制作的装置可以经受锂化操作。第二子层可以降低形成缺陷的风险。在一些情况下，第二子层充当缺陷减轻层，并且与第一子层相比可能具有更大的电子绝缘性。于2013年2月8日提交的且名称为“DEFECT-MITIGATION LAYERS IN ELECTROCHROMIC DEVICES”的美国专利申请号13/763,505中提供了对缺陷减轻层及其性质的进一步论述，所述专利申请以引用的方式整体并入本文。

此外，如上所述，本发明的电致变色装置利用电致变色层与对电极层之间通过离子导电层进行的离子运动。在一些实施方案中，这些离子(或其中性前体)被引入堆叠中作为最终嵌入堆叠中的一个或多个层(如下文针对图7C和图7D更详细地描述)。在一些实施方案中，这些离子与电致变色层、离子导电层和对电极层中的一个或多个同时引入到堆叠中。在使用锂离子的一个实施方案中，锂例如连同用于制造堆叠层中的一个或多个的材料一起溅镀或者作为包括锂的材料的一部分溅镀(例如，通过采用锂镍钨氧化物的方法，任选地具备如文本所列的其他添加剂)。在一个实施方案中，IC层通过溅镀锂硅铝氧化物靶来沉积。在另一个实施方案中，Li连同硅铝一起溅镀以便于获得所需的膜。

再次参考图7B中的工艺722，在一个实施方案中，沉积电致变色层包括沉积WO_x，例如，其中x小于3.0且至少为约2.7。在这个实施方案中，WO_x具有实质上为纳米结晶的形态。在一些实施方案中，电致变色层沉积到约200nm与700nm之间的厚度。在一个实施方案中，沉积电致变色层包括由含钨靶溅镀的钨。在一个这种实施方案中，使用金属钨(或钨合金)靶。在另一个实施方案(其也可以采用金属钨靶)中，溅镀气体是存在一些含氧气体(例如，分子或原子氧)的惰性气体(例如，氩气或氙气)。这是可存在于沉积室中或较大腔室内的站台中的受控周围环境的一部分。在一个实施方案中，气体组成含有介于约30％与约100％之间的氧气，在另一个实施方案中，含有介于约50％与约80％之间的氧气，在另一个实施方案中，含有介于约65％与约75％之间的氧气。在一个实施方案中，含钨靶含有介于约80％与100％(以重量计)之间的钨，在另一个实施方案中介于约95％与100％之间的钨，并且在另一个实施方案中介于约99％与100％之间的钨。在一个实施方案中，气体组成为约70％氧气/30％氩气，并且靶为纯度介于约99％与100％之间的金属钨。在另一个实施方案中，氧化钨W(O)陶瓷靶利用例如氩气溅镀。沉积站或沉积室中的压力在一个实施方案中是介于约1与约75毫托之间，在另一个实施方案中是介于约5与约50毫托之间，在另一个实施方案中是介于约10与约20毫托之间。在一个实施方案中，工艺722的衬底温度是介于约100℃与约500℃之间，在另一个实施方案中是介于约100℃与约300℃之间，并且在另一个实施方案中是介于约150℃与约250℃之间。衬底温度可以通过例如热电偶(诸如红外线热电偶(IR t/c))原地测量。在一个实施方案中，用于溅镀EC靶的功率密度是介于约2W/cm²与约50W/cm²之间(基于所施加的功率除以靶表面积而确定)；在另一个实施方案中是介于约10W/cm²与约20W/cm²之间；并且在另一个实施方案中是介于约15W/cm²与约20W/cm²之间。在一些实施方案中，经递送来实现溅镀的功率是由直流电(DC)提供的。在其他实施方案中，使用脉冲DC/AC反应性溅镀。在使用脉冲DC/AC反应性溅镀的一个实施方案中，频率是介于约20kHz与约400kHz之间，在另一个实施方案中是介于约20kHz与约50kHz之间，在另一个实施方案中是介于约40kHz与约50kHz之间，在另一个实施方案中为约40kHz。以上条件可以彼此任意组合使用以实现高质量氧化钨电致变色层的沉积。

在一个实施方案中，为了使钨的沉积率归一化，使用群靶，以便于避免为提高沉积率而产生对异常高的功率(或为达到期望工艺条件而进行其他不当调节)的需要。靶与衬底之间的距离也可能是重要的。在一个实施方案中，靶(阴极或源极)与衬底表面之间的距离是介于约35mm与约150mm之间；在另一个实施方案中是介于约45mm与约130mm之间；并且在另一个实施方案中是介于约70mm与约100mm之间。

应理解，虽然根据靶溅镀来描述EC层的沉积，但是一些实施方案中可采用其他沉积技术。例如，可以采用化学气相沉积、原子层沉积等等。连同PVD一起，这些技术每一项都具有如本领域技术人员所已知的其自身的材料来源形式。

再次参考图7B，操作724一旦沉积EC层，就沉积IC层。在一个实施方案中，沉积离子导电层包括沉积选自由氧化钨、氧化钽、氧化铌以及硅铝氧化物组成的组的材料。在另一个实施方案中，沉积离子导电层包括在含氧环境中溅镀包括介于约2重量％与20重量％之间的铝(其余为硅)的靶来产生硅铝氧化物层。在一个更特定的实施方案中，靶是含介于约5％与约10％之间的铝的硅，在另一个实施方案中是含介于约7％与约9％之间的铝的硅。在一个实施方案中，气体组成含有介于约15％与约70％之间的氧气，在另一个实施方案中含有介于约20％与约50％之间的氧气，在另一个实施方案中含有介于约25％与约45％之间的氧气，在另一个实施方案中含有约35％氧气。在另一个实施方案中，沉积离子导电层包括沉积离子导电层到介于约10与100nm之间的厚度。在另一个实施方案中，沉积离子导电层包括沉积离子导电层到介于约20与50nm之间的厚度。在一个实施方案中，用于溅镀IC靶的功率密度是介于约1W/cm²与约20W/cm²之间(基于所施加的功率除以靶表面积而确定)；在另一个实施方案中是介于约5W/cm²与约7W/cm²之间；并且在另一个实施方案中是介于约6W/cm²与约6.5W/cm²之间。在一些实施方案中，经递送来实现溅镀的功率是由直流电(DC)提供的。在其他实施方案中，使用脉冲DC/AC反应性溅镀。在使用脉冲DC/AC反应性溅镀的一个实施方案中，频率是介于约20kHz与约400kHz之间，在另一个实施方案中是介于约20kHz与约50kHz之间，在另一个实施方案中是介于约40kHz与约50kHz之间，在另一个实施方案中为约40kHz。沉积站或沉积室中的压力在一个实施方案中是介于约5毫托与约40毫托之间，在另一个实施方案中是介于在约10毫托与约30毫托之间，在另一个实施方案中为约20毫托。在一个实施方案中，操作724的衬底温度范围是介于约20℃与约200℃之间，在一些实施方案中介于约20℃与约150℃之间，并且在其他实施方案中介于约25℃与约100℃之间。以上条件可以彼此任意组合使用以实现高质量离子导电层的沉积。

再次参考图7B，操作726，在沉积IC层之后，沉积CE层。在一个实施方案中，沉积对电极层包括沉积包括如上所述的一种或多种添加剂的镍钨氧化物(NiWO)、优选非晶形NiWO层。在一个特定实施方案中，沉积对电极层包括在含氧环境中溅镀包括含约30％(以重量计)至约70％钨的镍的靶以产生镍钨氧化物层。在另一个实施方案中，靶是含介于约40％与约60％之间的钨的镍，在另一个实施方案中是含介于约45％与约55％之间的钨的镍，并且在另一个实施方案中是含约51％钨的镍。在一个实施方案中，气体组成含有介于约30％与约100％之间的氧气，在另一个实施方案中含有介于约80％与约100％之间的氧气，在另一个实施方案中含有介于约95％与约100％之间的氧气，在另一个实施方案中含有约100％氧气。添加剂在一些情况下可以经由溅镀靶来引入。在这些或其他情况下，添加剂可以通过可能与溅镀同时或不同时进行的另一种方法，例如通过蒸发来引入。

在一个实施方案中，用于溅镀CE靶的功率密度是介于约2W/²与约50W/cm²之间(基于所施加的功率除以靶表面积而确定)；在另一个实施方案中是介于约5W/cm²与约20W/cm²之间；并且在另一个实施方案中是介于约8W/cm²与约10W/cm²之间，在另一个实施方案中为约8W/cm²。在一些实施方案中，经递送来实现溅镀的功率是由直流电(DC)提供的。在其他实施方案中，使用脉冲DC/AC反应性溅镀。在使用脉冲DC/AC反应性溅镀的一个实施方案中，频率是介于约20kHz与约400kHz之间，在另一个实施方案中是介于约20kHz与约50kHz之间，在另一个实施方案中是介于约40kHz与约50kHz之间，在另一个实施方案中为约40kHz。沉积站或沉积室中的压力在一个实施方案中是介于约1与约50毫托之间，在另一个实施方案中是介于约20与约40毫托之间，在另一个实施方案中是介于约25与约35毫托之间，在另一个实施方案中为约30毫托。

在一些情况下，镍钨氧化物NiWO陶瓷靶(其可以包括或不包括如上所述的一种或多种添加剂)利用例如氩气和氧气溅镀。在一个实施方案中，NiWO含介于约15％(原子)Ni与约60％Ni之间的Ni；介于约10％W与约40％W之间的W；以及介于约30％O与约75％O之间的O。在另一个实施方案中，NiWO含介于约30％(原子)Ni与约45％Ni之间的Ni；介于约10％W与约25％W之间的W；以及介于约35％O与约50％O之间的O。在一个实施方案中，NiWO含约42％(原子)Ni、约14％W以及约44％O。如所述，NiWO靶还可以包括上文所列的添加剂的一种或多种。在另一个实施方案中，沉积对电极层包括沉积对电极层到介于约150nm与350nm之间的厚度；在另一个实施方案中介于约200nm与约250nm之间的厚度。以上条件可以彼此任意组合使用以实现包括一种或多种添加剂的高质量NiWO层的沉积。以上条件还可以彼此任意组合使用以实现具有不同组成的对电极层的沉积，例如对电极层包括基底阳极变色型电致变色材料以及如上所述的一种或多种添加剂。虽然大部分描述专注于基底阳极变色型材料为氧化镍且添加剂为或包括钨的实施方案，但是也可以使用其他材料。本文关于对电极中的镍的细节还可以适用于基底阳极变色型材料中所使用的其他金属。本文关于对电极中的钨的细节也可以适用于如本文所列的其他添加剂单独或其组合。

在另一个实施方案中，图7B的操作726包括沉积对电极层，所述对电极层包括至少一种基底阳极变色型电致变色材料，所述材料含有至少一种金属，所述至少一种金属选自由以下各项组成的组：铬、锰、铁、钴、镍、铑、钌、钒以及铱；或者选自由以下各项组成的组：铬、锰、铁、钴、镍、铑以及铱；或者选自由以下各项组成的组：镍和铱。金属可以被提供为氧化物。在通过溅镀沉积CE层的情况下，溅镀靶可以包括一种或多种金属(或其氧化物)，所述一种或多种金属选自由以下各项组成的组：铬、锰、铁、钴、镍、铑、钌、钒以及铱；或者选自由以下各项组成的组：铬、锰、铁、钴、镍、铑以及铱；或者选自由以下各项组成的组：镍和铱。在这些或其他情况下，沉积对电极层可以包括沉积一种或多种添加剂/附加材料作为层的一部分。添加剂材料可以选自由以下各项组成的组：银(Ag)、砷(As)、金(Au)、硼(B)、镉(Cd)、铯(Cs)、铜(Cu)、铕(Eu)、镓(Ga)、钆(Gd)、锗(Ge)、汞(Hg)、锇(Os)、铅(Pb)、钯(Pd)、钷(Pm)、钋(Po)、铂(Pt)、镭(Ra)、铷(Rb)、铽(Tb)、锝(Tc)、钍(Th)以及铊(Tl)、或来自本文识别的任何子组。例如，在某些情况下，附加材料选自由以下各项组成的组：锗、钆、镓以及铜；或者选自由以下各项组成的组：锗、钆以及镓；选自由以下各项组成的组：锗和铜。附加材料可以通过溅镀来提供，例如，提供包括附加材料的一种或多种，或者附加材料的一种或多种的氧化物的溅镀靶。

用于形成CE层的溅镀工艺可以利用一个或多个溅镀靶。在使用一个溅镀靶的情况下，它可以包括阳极变色型电致变色材料和添加剂两者(任一者或两者以氧化物形式提供在靶上)。溅镀靶可以包括网格或其他重叠形状，其中网格的不同部分包括不同的相关材料。在其他情况下，溅镀靶可以是相关材料的合金。在使用两个溅镀靶的情况下，每个溅镀靶可以包括相关材料的一种(例如，阳极变色型电致变色材料或添加剂，任一者或两者呈氧化物形式)。溅镀靶在一些情况下可以发生重叠。如所述，对电极层典型地是氧化物材料。氧气可以被提供为溅镀靶的一部分。在其他情况下，溅镀靶基本上是纯金属，并且溅镀在存在用于形成氧化物的氧气的情况下完成。

在一个实施方案中，为了使CE层的沉积率归一化，使用群靶，以便于避免为提高沉积率而产生对异常高的功率(或为达到期望工艺条件而进行其他不当调节)的需要。在一个实施方案中，CE靶(阴极或源极)与衬底表面之间的距离是介于约35mm与约150mm之间；在另一个实施方案中是介于约45mm与约130mm之间；并且在另一个实施方案中是介于约70mm与约100mm之间。

应理解，虽然图7B中描画(并且图6A中暗示)沉积操作的次序为第一EC层、第二IC层和最后CE层，但是在各个实施方案中可以颠倒这个次序。换句话说，当如本文所述，叙述“顺序”沉积堆叠层时，其意图涵盖以下“反向”顺序：第一CE层、第二IC层和第三EC层，以及上述“正向”顺序。正向与反向顺序都可以用于获得可靠的高质量电致变色装置。此外，应理解，针对沉积此处所述的各种EC、IC和CE材料所叙述的条件不局限于沉积这些材料。在一些情况下，其他材料可以在相同或相似条件下沉积。此外，在一些实施方案中可以采用非溅镀沉积条件来产生与图6A-6B和图7A-7E情形下所描述相同或相似的沉积材料。

由于EC和CE层中的每一个可以安全保留的电荷的量根据所使用的材料来变化，所以在适当时可以控制各层的相对厚度以匹配容量。在一个实施方案中，电致变色层包括氧化钨，且对电极包括镍钨氧化物(与如本文所述的一种或多种添加剂)，且电致变色层与对电极层的厚度比是介于约1.7:1与2.3:1之间或介于约1.9:1与2.1:1之间(其中一个具体实例为约2:1)。这类厚度比还可以在对电极由不同材料制成的情况下使用。

再次参考图7B，操作720，在沉积CE层之后，EC堆叠完成。应注意，在图7A中，指代“沉积堆叠”的工艺操作720在此上下文中意指EC堆叠加上第二TCO层(当使用铟锡氧化物制造第二TCO时有时称为“ITO”)。一般来说，此描述中的“堆叠”指代EC-IC-CE层；也就是说“EC堆叠”。再次参考图7B，在一个实施方案中，工艺728表示在堆叠上沉积TCO层。参考图6A，这将对应于在EC堆叠625上的第二TCO层630。一旦工艺728完成，工艺流程720就结束。典型地(但不一定)，在EC堆叠上沉积顶盖层。在一些实施方案中，顶盖层是SiAlO，类似于IC层。在一些实施方案中，顶盖层通过溅镀沉积，条件类似于沉积IC层的条件。顶盖层的厚度典型地为约30nm至100nm。在一个实施方案中，沉积透明导电氧化物层是在使透明导电氧化物具有介于约10与30欧姆/平方之间的薄层电阻的条件下执行。在如上所论述的一个实施方案中，第一TCO层和第二TCO层具有匹配的薄层电阻以用于实现电致变色装置的最佳效率。理想地，第一TCO层的形态应为平滑的，以便沉积堆叠中的层更好地保形。在一个实施方案中，实质上均匀的TCO层在上述每个厚度范围内仅变化约±10％。在另一个实施方案中，实质上均匀的TCO层在上述每个厚度范围内变化仅约±5％。在另一个实施方案中，实质上均匀的TCO层在上述每个厚度范围内变化仅约±2％。

在某些具体实施方案中，使用一些或所有以下条件来沉积第二TCO层630。通过例如利用含氧或不含氧的氩气溅镀来溅镀含有含氧化铟的氧化锡的靶，所述条件可以被采用来形成薄的低缺陷铟锡氧化物层。在一个实施方案中，TCO层的厚度是介于约5nm与约10,000nm之间，在另一个实施方案中是介于约10nm与约1,000nm之间。在另一个实施方案中，这个厚度是介于约10nm与约500nm之间。在一个实施方案中，操作728的衬底温度是介于约20℃与约300℃之间，在另一个实施方案中是介于约20℃与约250℃之间，并且在另一个实施方案中是介于约80℃与约225℃之间。在一个实施方案中，沉积TCO层包括使用任选含氧气的惰性气体溅镀包括介于约80％(以重量计)至约99％之间的In₂O₃和介于约1％与约20％之间的SnO₂的靶。在一个更特定的实施方案中，靶含介于约85％(以重量计)至约97％之间的In₂O₃和介于约3％与约15％之间的SnO₂。在另一个实施方案中，靶含约90％In₂O₃和约10％SnO₂。在一个实施方案中，气体组成含有介于约0.1％与约3％之间的氧气，在另一个实施方案中含有介于约0.5％与约2％之间的氧气，在另一个实施方案中含有介于约1％与约1.5％之间的氧气，在另一个实施方案中含有约1.2％氧气。在一个实施方案中，用于溅镀TCO靶的功率密度是介于约0.5W/cm²与约10W/cm²之间(基于所施加的功率除以靶表面积而确定)；在另一个实施方案中是介于约0.5W/cm²与约2W/cm²之间；并且在另一个实施方案中是介于约0.5W/cm²与约1W/cm²之间，在另一个实施方案中为约0.7W/cm²。在一些实施方案中，经递送来实现溅镀的功率是由直流电(DC)提供的。在其他实施方案中，使用脉冲DC/AC反应性溅镀。在使用脉冲DC/AC反应性溅镀的一个实施方案中，频率是介于约20kHz与约400kHz之间，在另一个实施方案中是介于约50kHz与约100kHz之间，在另一个实施方案中是介于约60kHz与约90kHz之间，在另一个实施方案中为约80kHz。沉积站或沉积室中的压力在一个实施方案中是介于约1与约10毫托之间，在另一个实施方案中是介于约2与约5毫托之间，在另一个实施方案中是介于约3与约4毫托之间，在另一个实施方案中为约3.5毫托。在一个实施方案中，铟锡氧化物层含介于约20％(原子)In与约40％In之间的In；介于约2.5％Sn与约12.5％Sn之间的Sn；以及介于约50％O与约70％O之间的O；在另一个实施方案中，含介于约25％In与约35％In之间的In；介于约5.5％Sn与约8.5％Sn之间的Sn；以及介于约55％O与约65％O之间的O；并且在另一个实施方案中，含约30％In、约8％Sn；以及约62％O。以上条件可以彼此任意组合使用以实现高质量铟锡氧化物层的沉积。

如所提及，EC堆叠是在整合沉积系统中制作的，其中在制作堆叠期间的任何时间，衬底都不会离开整合沉积系统。在一个实施方案中，第二TCO层也使用整合沉积系统来形成，其中在沉积EC堆叠和TCO层期间，衬底不会离开整合沉积系统。在一个实施方案中，所有层都在整合沉积系统中沉积，其中在沉积期间，衬底不会离开整合沉积系统；也就是说，在一个实施方案中，衬底是玻璃片，并且夹在第一TCO层与第二TCO层之间的包括EC层、IC层和CE层的堆叠在所述玻璃上制作，其中在沉积期间，所述玻璃不会离开整合沉积系统。在这个实施方案的另一个实现方式中，衬底是在进入整合沉积系统前沉积有扩散阻挡层的玻璃。在另一个实现方式中，衬底是玻璃，并且扩散阻挡层、夹在第一TCO层与第二TCO层之间的包括EC层、IC层和CE层的堆叠都沉积在所述玻璃上，其中在沉积期间，所述玻璃不会离开整合沉积系统。

虽然不希望受理论束缚，但是相信现有技术的电致变色装置因为种种原因而存在高缺陷率的问题，原因之一即为数量高得难以接受的颗粒会在制作期间整合到IC层中。无法确保EC层、IC层和CE层中的每一个都在受控周围环境下在单一整合沉积设备中沉积。在一种工艺中，IC层通过溶胶凝胶工艺沉积，所述工艺需要远离其他真空整合工艺执行。在这种工艺中，即使EC层和/或CE层在受控周围环境中沉积，由此促成高质量层，衬底也不得不从受控周围环境去除以便沉积IC层。这通常涉及在形成IC层之前使衬底通过装载锁定室(从真空或其他受控周围环境到达外部环境)。通过装载锁定室典型地会将大量颗粒引到衬底上。在即将沉积IC层前引入这类颗粒会极大地增加将在关键IC层中形成缺陷的可能性。这类缺陷会导致如上所述的亮斑或星座。

如上所提及，当EC、CE和/或IC层在衬底上形成时，可以将锂提供于其中。这可以涉及例如锂连同给定层的其他材料(例如，钨和氧气)一起共溅镀。在下文所描述的某些实施方案中，锂通过另一工艺递送并且使其扩散或以其他方式结合到EC、CE和/或IC层中。

在一些实施方案中，电致变色堆叠包括与电致变色层而不与其间的离子导电层直接物理接触的对电极层。电致变色层和/或对电极层可以包括与这些层中的其他层接触的富氧部分。富氧部分包括氧浓度高于电致变色层和/或对电极层的其余部分的电致变色材料或对电极材料。根据这种设计制作的电致变色装置在于2010年4月30日提交的美国专利号8,300,298中进行进一步论述和描述，所述专利以引用的方式整体并入本文。

直接锂化电致变色堆叠

在一些实施方案中，如上所提及，嵌入锂离子可导致电致变色装置堆叠的光学状态转换。应理解，所需的锂可以通过各种手段引入堆叠中。例如，锂可以在沉积层材料的同时提供到这些层中的一个或多个中(例如，在形成EC层期间同时沉积锂和氧化钨)。然而，在一些情况下，图7B的工艺可以穿插一个或多个将锂递送至EC层、IC层和/或CE层的操作。例如，锂还可以通过递送元素锂而实质上不沉积其他材料的一个或多个独立锂化步骤来引入。这一个或多个锂化步骤可以在沉积EC层、IC层和/或CE层之后进行。可替代地(或此外)，一个或多个锂化步骤可以在执行来沉积单层的步骤中间。例如，对电极层可以通过首先沉积有限量的对电极材料，接着直接沉积锂，接着最终沉积其余的对电极材料来沉积。这类方法可以具有某些优点，诸如更好地将锂与ITO(或导电层的其他材料)分开，此举将改进粘附并防止不良副反应。图7C中呈现了采用独立锂化操作的堆叠形成工艺的一个实例。在某些情况下，锂化操作发生在给定层的沉积暂时停止以在所述层沉积完成之前引入锂的过程中。

图7C描画用于以类似于图7A的工艺720的方式将堆叠沉积在衬底上的工艺流程720a。工艺流程720a包括如针对图7B所描述沉积EC层(操作722)、沉积IC层(操作724)以及沉积CE层(操作726)。然而，工艺流程720a与720的不同之处在于加入锂化操作723和727。在一个实施方案中，锂是使用整合沉积系统来物理气相沉积，其中在顺序沉积电致变色层、离子导电层、对电极层以及锂期间的任何时间，衬底都不会离开整合沉积系统。

在某些实施方案中，锂是使用高压锂阴极来沉积，因为在锂溅镀期间发射的二次电子不多。在一些实施方案中，经递送来实现溅镀的功率是由直流电(DC)提供的。在其他实施方案中，使用脉冲DC/AC反应性溅镀。在使用脉冲DC/AC反应性溅镀的一个实施方案中，频率是介于约20kHz与约400kHz之间，在另一个实施方案中是介于约100kHz与约300kHz之间，在另一个实施方案中是介于约200kHz与约250kHz之间，在另一个实施方案中为约220kHz。使用锂靶。在一个实施方案中，靶含介于约80％(以重量计)与100％之间的Li，在另一个实施方案中含介于约90％与约99％之间的Li，在另一个实施方案中含约99％Li。典型地，由于元素锂的反应性极强，所以锂化是在惰性环境(例如，单独氩气)中执行。用于溅镀锂靶的功率密度是介于约1W/cm²与约10W/cm²之间(基于衬底的沉积表面积而确定)；在另一个实施方案中是介于约2W/cm²与约4W/cm²之间；在另一个实施方案中是介于约2.5W/cm²与约3W/cm²之间；在另一个实施方案中为约2.7W/cm²。在一个实施方案中，锂溅镀是在约1与约20毫托之间，在另一个实施方案中在约5与约15毫托之间，在另一个实施方案中约10毫托的压力下进行。以上条件可以彼此任意组合使用以实现高质量锂化工艺的沉积。

在一个实施方案中，如在双重锂化工艺720a中所描画，锂沉积在EC层和CE层两者上。在EC层如上所述沉积(操作722)之后，将锂溅镀在EC层上；参见操作723。此后，沉积IC层(操作724)，接着沉积CE层(操作726)。接着将锂沉积在CE层上；参见操作727。在例如EC层为氧化钨且厚度约为CE层两倍的一个实施方案中，加入堆叠的锂的总量在EC层与CE层之间按约1:3至2:3的比率分配；也就是说，EC层是利用加入堆叠的总锂的1/3溅镀，而CE层利用总锂的约2/3溅镀。在一个特定实施方案中，加入堆叠的锂在EC层与CE层之间按约1:2的比率分配。

在所描画的双重锂化方法中，EC层和CE层两者均被锂化。不希望受理论束缚，相信通过将锂递送至EC层和CE层两者，性能和产率得到提高。应避免在初始平衡期间由于锂离子插入空乏层(如所制作)中(在IC层一侧上的单一锂化)所致的相对较大的体积变化。据报道在最初缺乏锂的电致变色活性氧化钨中高达6％的这些体积变化会引起堆叠层破裂和剥离。因此，通过利用如本文所述的双重锂化工艺制作堆叠可以实现改进，从而使电致变色层中体积的变化小于6％。在某些实施方案中，体积变化至多约4％。

在如上所解释的双重锂化方法的一个实施方案中，EC层利用足以满足EC材料不可逆结合锂(以例如抵消“盲电荷”)的要求的锂处理。可逆循环所需的锂加入CE层(其也可以具有盲电荷)中。在某些实施方案中，抵消盲电荷所需的锂可以通过监测锂加入时EC层的光学密度来滴定，因为EC层直到加入足够的锂完全抵消盲电荷才会实质上改变颜色。

本领域普通技术人员应了解，由于金属锂自燃，即与水分和氧气具有高度反应性，所以在真空、惰性氛围或两者下执行锂可能暴露于氧气或水分的本文描述的锂化方法。本发明的设备和方法的受控周围环境使锂沉积具有灵活性，尤其是在存在多个锂化步骤的情况下。例如，在滴定工艺中和/或堆叠成层中的多个步骤当中执行锂化时，可以保护锂避免暴露于氧气或水分。

在某些实施方案中，锂化以足以防止游离锂在EC层表面上形成相当大厚度的速率执行。在一个实施方案中，在锂化EC层期间，锂靶的间隔足以为锂扩散到EC层中提供时间。任选地，衬底(以及因此EC层)加热至介于约100℃与约150℃之间温度，以增进锂扩散到EC层中。加热可以单独进行或与靶间隔分开和衬底移过靶组合进行。在一些情况下，衬底在溅镀的锂靶前面来回移动，以便于减慢锂向衬底的递送并且防止游离金属锂累积在堆叠表面上。

在一些情况下，锂化工艺利用隔离方案在适当位置上执行。在一个实例中，隔离方案利用处于整合沉积系统内的隔离阀来执行。例如，一旦衬底移入锂化站，就关闭隔离阀以将衬底与其他站台隔断并且例如，利用氩气冲洗或排气以准备用于锂化。在另一个实施方案中，通过以下方式实现隔离：操纵受控周围环境，例如通过整合沉积系统的锂化站中的压差在受控周围环境中产生流体动力，以使得锂沉积足以与整合沉积系统中的其他工艺隔离。在另一个实施方案中，使用上述条件的组合。例如，阀可以部分闭合(或锂化站可以被配置成使得衬底入口和/或出口减到最小)并且一个或多个流体动力用于进一步将锂化工艺与相邻工艺隔离。再次参考图7C，在如操作722-727中所描述的双重锂化工艺之后，如上所述沉积(第二)TCO层(操作728)。

图7D描画用于将堆叠沉积于衬底上的另一工艺流程720b。所述工艺类似于图7A的工艺流程700。工艺流程720b包括如针对图7B所描述沉积EC层(操作722)、沉积IC层(操作724)以及沉积CE层(操作726)。然而，工艺流程720b与720的不同之处在于存在介入锂化操作727。在堆叠沉积工艺的这个实施方案中，所有需要的锂都通过以下方式来加入：在堆叠制作期间和/或之后将锂递送至CE层并且使锂通过扩散穿过IC层而嵌入EC层中。如所提及，这可能和双重锂化工艺720a一样不能避免与在IC层一侧上装载装置所需的所有锂相关联的较大体积变化，但是它具有少一个锂递送步骤的优点。

在某些实施方案中，锂化可以通过涉及持续式自镀覆的特定方法来进行。于2014年4月24日提交的且名称为“SUSTAINED SELF-SPUTTERING OF LITHIUM FOR LITHIUM PHYSICAL VAPOR DEPOSITION”的P.C.T.专利申请号PCT/US14/35358中进一步描述了这类方法，所述专利申请以引用的方式整体并入本文。

多步骤热化学调节

再次参考图7A，一旦沉积堆叠，就让装置经受多步骤热化学调节(MTC)工艺(参见方框730)。典型地，只有在电致变色堆叠的所有层都已形成之后才执行MTC工艺。图7E中更详细地描画MTC工艺730的一些实施方案。应注意，MTC工艺可以完全在外部进行，即在用于沉积堆叠的整合沉积系统外进行，或者至少部分原位进行，即在沉积系统内，而例如不会破坏真空或以其他方式将衬底移到用于制作堆叠的受控周围环境外的情况下进行。在某些实施方案中，MTC工艺的初始部分原位执行，并且工艺的随后部分在外部执行。在某些实施方案中，MTC的部分在沉积某些层之前，例如在沉积第二TCO层之前执行。

参考图7E且根据某些实施方案，装置首先在非反应性条件下(例如，在惰性气体下)热处理。参见方框732。在一个特定实施方案中，装置在约200℃与约350℃之间的温度下加热，持续约5分钟与约30分钟之间的时间。在某些实施方案中，操作732在低压或真空下进行。不希望受理论束缚，相信惰性气体加热可将任何过量的锂从EC层移至CE层，从而将锂装入CE层(如在一些情况下通过这个工艺期间CE层的透明度增加所指示)。接着，使装置经受反应性条件下的热处理。参见方框734。在一些实施方案中，这涉及在氧化氛围(例如，在约10-50毫托下的氧气和惰性气体)中使装置退火。在特定实施方案中，退火在高于非反应性热加工步骤(732)的压力下进行。在一个特定实施方案中，装置在约200℃与约350℃之间的温度下加热，持续约3分钟与约20分钟之间的时间。虽然不希望受理论束缚，但是相信氧化退火工艺通过形成囊封个别NiWO粒子的含Li₂WO₄的基质(其为很好的锂离子导体)可改进基于NiWO的对电极(其可以包括如上所述的一种或多种添加剂)的导电性。嵌入高离子导电性基质中的NiWO有助于快速的光学转变。

任选地，在氧化退火之后，在空气中(在外部)加热装置。在一个实施方案中，装置在约150℃与约500℃之间的温度下加热，持续约1分钟与约60分钟之间时间，在另一个实施方案中在约200℃与约400℃之间的温度下加热，持续约5分钟与约30分钟之间的时间，这是工艺736。应理解，MTC工艺可以包括两个、三个或更多个单独的和不同的操作。此处描述的三个操作仅仅出于例示工艺的目的而提供。此外，此处呈现的工艺条件适于建筑玻璃，但认识到加热装置的时间取决于装置的尺寸，所述工艺条件可能必需升级到其他应用。在MTC工艺完成之后，将装置准备用于后续加工。

如上所提及，可能需要附加层来改进光学性能(例如，抗反射性)、耐久性(归因于物理操纵)、密闭性等等。加入这些层的一个或多个意图包括在上述实施方案的附加实施方案内。

用于完成装置的制作工艺

再次参考图7A，执行第二激光划线(方框740)。激光划线740在堆叠外缘附近穿过衬底长度执行，即在衬底两侧上垂直于第一激光划线而进行。图6B示出由激光划线740形成的沟槽626的位置。这个划线还从头到尾进行穿过第一TCO(和扩散阻挡层，如果存在)到达衬底，以便于进一步隔离第一TCO层的隔离部分(其中将连接第一汇流条)并且隔离边缘处(例如，遮罩附近)的堆叠涂层，从而使因堆叠层沉积塌边而导致的短路减到最少。在一个实施方案中，沟槽的深度是介于25μm与75μm之间，并且宽度是介于约100μm与300μm之间。在另一个实施方案中，沟槽的深度是介于约35μm与55μm之间，并且宽度是介于约150μm与250μm之间。在另一个实施方案中，沟槽的深度为约50μm并且宽度为约150μm。

接着，第三激光划线745沿堆叠周边在与第一激光划线相对的且平行于第一激光划线的衬底边缘附近执行。这个第三激光划线仅深到足以隔离第二TCO层和EC堆叠，而非穿过第一TCO层。参考图6A，激光划线745形成沟槽635，所述沟槽635将EC堆叠和第二TCO的均匀保形的部分与最外边缘部分隔离，所述最外边缘部分可能遭遇塌边(例如，如图6A所描画，区域650附近的由切割沟槽635隔离的层625和630的部分)并且因此引起将附接第二汇流条处附近的区域650中第一TCO层与第二TCO层之间的短路。沟槽635还将第二TCO的塌边区域与第二汇流条隔离。图6B中也描画了沟槽635。本领域普通技术人员应了解，激光划线2和3虽然在不同深度划线，但是可以在单一工艺中进行，其中在围绕如所描述的衬底的三个侧面的连续路径期间变化激光切割深度。首先是在足以切穿第一TCO(以及任选地扩散阻挡层)的深度沿垂直于第一激光划线的第一侧，接着是在仅足以穿到EC堆叠底部的深度沿与第一激光划线相对且平行的一侧，再接着是在第一深度沿垂直于第一激光划线的第三侧。

再次参考图7A中的工艺700，在第三激光划线之后，附接汇流条，这是工艺750。参考图6A，附接汇流条1，640和汇流条2，645。汇流条1常常例如通过超声波焊接压过第二TCO和EC堆叠以与第二TCO层接触。这种连接方法需要激光划线工艺，用以隔离接触汇流条1的第一TCO的区域。本领域普通技术人员应了解，连接汇流条1(或者更换更常规的汇流条)与第二TCO层的其他手段是可能的，例如丝网和光刻图案化方法。在一个实施方案中，通过导电墨水的丝网印制(或者使用另一种图案化方法)，接着热固化或者烧结墨水来建立与装置的透明导电层的电连通。当使用这类方法时，避免隔离第一TCO层的一部分。通过使用工艺流程700，在玻璃衬底上形成电致变色装置，其中第一汇流条与第二TCO层630电连通，并且第二汇流条与第一TCO层615电接触。以此方式，第一TCO层和第二TCO层充当EC堆叠的电极。

再次参考图7A，在连接汇流条之后，将装置整合到IGU中，这是工艺755。IGU通过将密封垫或密封件(例如，由PVB(聚乙烯醇缩丁醛)、PIB或其他合适的弹性体制成)放置在衬底周边来形成。典型地(但不一定)，在组装期间，干燥剂包括在IGU框架或间隔条内以吸收任何水分。在一个实施方案中，密封件包围汇流条，并且汇流条的电导线延伸穿过密封件。在密封件处在适当位置上之后，将第二片玻璃放置在密封件上，并且利用惰性气体典型地为氩气填充由衬底、第二片玻璃和密封件产生的体积。一旦IGU完成，工艺700就结束。完成的IGU可以安装在例如窗格、框架或幕墙中并且连接到电源和控制器以操作电致变色窗。

除了关于以上方法描述的工艺步骤之外，一个或多个边缘消除步骤可以加入工艺流程中。边缘消除是用于将电致变色装置整合到例如窗中的制造工艺的一部分，其中塌边部分(如针对图6A所描述)在将装置整合到窗中之前去除。在使用无遮蔽玻璃的情况下，在整合到IGU中之前去除另外延伸至IGU框架下面(对于长期可靠性来说不利)的涂层。这个边缘消除工艺意图包括在以上方法内，作为上文所列实施方案的替代性实施方案。

整合沉积系统

如上所解释，整合沉积系统可以被采用来在例如建筑玻璃上制作电致变色装置。如上所述，电致变色装置用于制造IGU，IGU进而又用于制造电致变色窗。术语“整合沉积系统”意指用于在光学透明和半透明的衬底上制作电致变色装置的设备。所述设备具有多个站台，每个站台致力于特定的单元操作，诸如沉积电致变色装置的特定部件(或部件一部分)，以及这个装置或其部分的清洗、蚀刻和温度控制。充分整合多个站台，以使得在上面制作电致变色装置的衬底可以从一个站台传递到下一个站台，而不会暴露于外部环境。本发明的整合沉积系统在工艺站所处的系统内部具有的受控周围环境下操作。充分整合的系统可更好地控制沉积的层之间的界面质量。界面质量尤其指代层间粘附的质量和界面区域中不含污染物。术语“受控周围环境”意指与外部环境(诸如开放的大气环境或净化室)分开的密封环境。在受控周围环境中，独立于外部环境中的条件，控制压力与气体组成中的至少一个。一般来说(但不一定)，受控周围环境具有低于大气压力的压力；例如，至少部分真空。受控周围环境中的条件在加工操作期间可以保持恒定，或可以随时间变化。例如，电致变色装置的一层可以在真空下在受控周围环境中沉积，并且在沉积操作结束时，环境可以利用净化或试剂气体回填且压力增加到例如大气压力以在另一站台加工，接着重新建立真空以用于下一次操作等等。

在一个实施方案中，系统包括多个沉积站，所述沉积站串联排列并且互相连接，且可操作来使衬底从一个站台传递到下一个站台，而不会将衬底暴露于外部环境。所述多个沉积站包括(i)含有用于沉积电致变色层的靶的第一沉积站；(ii)含有用于沉积离子导电层的靶的第二沉积站；以及(iii)含有用于沉积对电极层的靶的第三沉积站。所述系统还包括含有程序指令的控制器，所述控制台用于使衬底以在衬底上顺序沉积以下各项的方式通过多个站台：(i)电致变色层，(ii)离子导电层，以及(iii)对电极层，从而形成离子导电层将电致变色层与对电极层分开的堆叠。在一个实施方案中，多个沉积站可操作来将衬底从一个站台传递到下一个站台而不会破坏真空。在另一个实施方案中，多个沉积站被配置来在建筑玻璃衬底上沉积电致变色层、离子导电层和对电极层。在另一个实施方案中，整合沉积系统包括可操作来在多个沉积站中时以垂直取向固持建筑玻璃衬底的衬底固持器和输送机构。在另一个实施方案中，整合沉积系统包括用于使衬底在外部环境与整合沉积系统之间穿过的一个或多个装载锁定室。在另一个实施方案中，多个沉积站包括至少两个站台，所述至少两个站台用于沉积选自由电致变色层、离子导电层和对电极层组成的组的层。于2014年6月9日提交的且名称为“GLASS PALLET FOR SPUTTERING SYSTEMS”的P.C.T.专利申请号PCT/US14/41569中论述了有关沉积系统和用于在沉积期间支撑衬底的机构的另外的细节，所述专利申请以引用的方式整体并入本文。

在一些实施方案中，整合沉积系统包括一个或多个各自包括含锂靶的锂沉积站。在一个实施方案中，整合沉积系统含有两个或更多个锂沉积站。在一个实施方案中，整合沉积系统具有一个或多个用于在操作期间将单个工艺站彼此隔离的隔离阀。在一个实施方案中，一个或多个锂沉积站具有隔离阀。在本文档中，术语“隔离阀”意指用于将整合沉积系统中一个台上执行的沉积或其他工艺与其他站台上的工艺隔离的装置。在一个实例中，隔离阀是整合沉积系统内在锂沉积时接合的物理(实心)隔离阀。实际的物理实心阀可以接合来将锂沉积与整合沉积系统中的其他工艺或站台完全或部分隔离(或遮挡)。在另一个实施方案中，隔离阀可以是气刀或气罩，例如，分压氩气或其他惰性气体通过锂沉积站与其他站台之间的区域以阻挡离子流到达其他站台。在另一个实例中，隔离阀可以是锂沉积站与其他工艺站之间的抽空区域，以使得进入抽空区域的来自其他站台的锂离子移到例如废液而非污染相邻的工艺。这例如通过以下方式来实现：整合沉积系统的锂化站中的压差在受控周围环境中产生流体动力，以使得锂沉积足以与整合沉积系统中的其他工艺隔离。再次，隔离阀不局限于锂沉积站。

图8A以示意性方式描画根据某些实施方案的整合沉积系统800。在这个实例中，系统800包括用于将衬底引入到系统中的入口装载锁定室802，以及用于从系统去除衬底的出口装载锁定室804。装载锁定室允许衬底引入系统中并从系统中移走，而不扰乱系统的受控周围环境。整合沉积系统800具有含多个沉积站的模块806；EC层沉积站、IC层沉积站和CE层沉积站。广义上来说，本发明的整合沉积系统不需要具有装载锁定室，例如模块806可以独自充当整合沉积系统。例如，衬底可以装载到模块806中，建立受控周围环境，接着衬底穿过系统内的各个站台来加工。整合沉积系统内的单个站台可以含有加热器、冷却器、各种溅镀靶以及移动它们的构件、RF和/或DC电源和功率递送机构、蚀刻工具(例如，等离子体蚀刻)、气体源、真空源、辉光放电源、工艺参数监测器和传感器、机器人技术、电源等等。

图8B以透视图和包括内部的剖视图的更多细节描画整合沉积系统800的区段(或简化型式)。在这个实例中，系统800是模块化的，其中入口装载锁定室802和出口装载锁定室804连接至沉积模块806。存在用于装载例如建筑玻璃衬底825的入口端口810(装载锁定室804具有对应的出口端口)。衬底825由托板820支撑，所述托架820沿轨道815行进。在这个实例中，托板820由轨道815通过悬挂来支撑，但是托板820也可以支撑在位于设备800底部附近的轨道顶上或者例如位于设备800的顶部与底部之间的中间位置处的轨道顶上。托板820可以向前和/或向后平移(如由双头箭头所指示)穿过系统800。例如，在锂沉积期间，衬底可以在锂靶830的前侧前后移动，来回多次以便于实现所需锂化。托板820和衬底825处在基本上垂直的取向上。实质上垂直取向并无限制性，但是它可以有助于防止缺陷，因为可能例如由溅镀原子凝聚所产生的微粒物质往往会屈服于重力，因此不会沉积在衬底825上。此外，由于建筑玻璃衬底往往较大，所以当衬底横穿过整合沉积系统的站台时，所述衬底的垂直取向能够实现较薄玻璃衬底涂布，因为不太用担忧在较厚热玻璃下发生的下垂问题。

靶830(在这种情况下为圆柱形靶)定向成基本上平行于发生沉积的衬底表面并且位于所述衬底表面前侧(为方便起见，此处未描画其他溅镀手段)。衬底825在沉积期间可以平移经过靶830和/或靶830可以在衬底825的前侧移动。靶830的移动路径并不限于沿衬底825的路径平移。靶830可以沿轴线在其整个长度上旋转、沿衬底的路径平移(向前和/或向后)、沿垂直于衬底的路径的路径平移、在平行于衬底825的平面中沿圆形路径移动等。靶830不需要是圆柱形的，它可以是平面的或用于沉积具有所需性质的所需层所需的任何形状。另外，每个沉积站中可能存在超过一个靶和/或靶可以在站台之间移动，这取决于所需工艺。

整合沉积系统800还具有各种真空泵、进气口、压力传感器以及建立和维持系统内的受控周围环境的类似物。这些部件并未示出，而是本领域普通技术人员应当了解的。系统800例如通过图8B中以LCD和键盘835表示的计算机系统或其他控制器来控制。本领域普通技术人员应了解本发明的实施方案可以采用涉及存储于一个或多个计算机系统或通过它们传输的数据的各种工艺。本发明的实施方案还涉及用于执行这些操作的设备、这类计算机和微控制器。这些设备和工艺可以被采用来沉积本发明的方法和设计来实现这些方法的设备的电致变色材料。出于需要的目的，可以特别构造本发明的控制设备，或者所述控制设备可以是通过存储在计算机中的计算机程序和/或数据结构选择性地激活或重配置的通用计算机。本文呈现的工艺并不固有地涉及任何特定计算机或其他设备。具体而言，各种通用机器可以与根据本文中的教义书写的程序一起使用，或可能更宜构造更专门的设备来进行和/或控制所需方法和工艺。

如所提及，本发明的整合沉积系统的各个站台可以是模块化的，但是一旦连接，就会形成连续系统，其中建立和维持受控周围环境以便于在系统内的各个站台处理衬底。图8C描画整合沉积系统800a，其类似于系统800，但是在这个实例中，每个站台是模块化的，确切地说是EC层站806a、IC层站806b和CE层站806c。模块化形式并不是必需的，但是其是便利的，因为视需要而定，整合沉积系统可以根据顾客需要和新兴的工艺发展来组装。例如，图8D描画整合沉积系统800b，所述整合沉积系统800b具有两个锂沉积站807a和807b。系统800b例如经装备以执行如上所述的本发明的方法，诸如结合图7C所描述的双重锂化方法。系统800b还可以用于例如在加工衬底期间仅仅利用锂站807b执行单一锂化方法，例如结合图7D描述的方法。但是在模块化格式下，例如，如果单一锂化是所需工艺，那么锂化站中的一个就是多余的，并且可以使用如图8E中所描画的系统800c。系统800c仅具有一个锂沉积站807。

系统800b和800c也具有用于在EC堆叠上沉积TCO层的TCO层站808。取决于工艺要求，额外的站台可以加入整合沉积系统中，例如用于清洗工艺、激光划线、顶盖层、MTC等的站台。

虽然为了便于理解已经以一些细节描述了前述发明，但是所描述的实施方案应被视为是说明性的而非限制性的。本领域普通技术人员将了解，可以在随附权利要求书的范围内实施某些改变和修改。