электрохромное устройство и электрохромная комбинация

Формула изобретения

1. Электрохромное устройство, состоящее из электрохромной структуры, включающей в себя слой, выполненный из электрохромного материала, контрэлектродный слой и слой из ионопроводящего материала, расположенный между упомянутым электрохромным слоем и упомянутым контрэлектродным слоем, и по меньшей мере два электропроводящих слоя, между которыми заключена упомянутая электрохромная структура, для приложения электрического потенциала к упомянутой электрохромной структуре, отличающееся тем, что по меньшей мере один из упомянутых электропроводящих слоев включает в себя слой из электропроводящего металла, и тем, что содержит по меньшей мере один оптически прозрачный слой для улучшения передачи оптического излучения через упомянутую электрохромную структуру и упомянутый слой из электропроводящего металла, и первый промежуточный металлический слой, расположенный между упомянутой электрохромной структурой и упомянутым слоем электропроводящего металла.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что упомянутый металл, образующий упомянутый первый промежуточный металлический слой, выбран из группы, состоящей из никеля, железа, вольфрама, циркония и титана.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что упомянутый первый промежуточный металлический слой тоньше, чем упомянутый слой из электропроводящего металла.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что упомянутый первый промежуточный металлический слой имеет толщину меньше, чем приблизительно 50 .

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что упомянутый слой из электропроводящего металла выполнен из металла, выбранного из группы, состоящей из серебра, алюминия и меди.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что упомянутый слой из электропроводящего металла имеет толщину меньше, чем приблизительно 300 .

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что имеет второй промежуточный металлический слой, расположенный в поверхностном контакте с упомянутым слоем из электропроводящего металла, так что упомянутый слой из электропроводящего металла заключен между упомянутыми первым и вторым промежуточными металлическими слоями.

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что упомянутые первый и второй промежуточные металлические слои оба тоньше, чем упомянутый слой из электропроводящего металла.

9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что упомянутые металлы, образующие упомянутые первый и второй промежуточные металлические слои, отличаются от упомянутого металла, образующего упомянутый слой из электропроводящего металла.

10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что по меньшей мере один оптически прозрачный слой содержит слой прозрачного окисла.

11. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что упомянутый прозрачный окисел выбран из группы, состоящей из легированной окиси цинка, нелегированной окиси цинка, окиси вольфрама, окиси никеля, окиси кобальта, окиси ванадия, окиси титана, окиси молибдена, окиси ниобия, окиси индия и олова и их смесей.

12. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что упомянутый прозрачный окисел имеет коэффициент преломления 2,0.

13. Устройство по п.1, отличающееся тем, что упомянутый ионопроводящий материал содержит литиевый ионопроводящий керамический материал на литиевом основании.

14. Устройство по п.13, отличающееся тем, что упомянутый ионопроводящий материал выбран из группы, состоящей из силиката лития, бората лития, боросиликата лития, силиката циркония и лития, силиката алюминия и лития, ниобата лития, нитрида лития и фторида алюминия и лития.

15. Устройство по п.1, отличающееся тем, что упомянутый ионопроводящий материал содержит водородный ионопроводящий материал.

16. Устройство по п.15, отличающееся тем, что упомянутый ионопроводящий материал выбран из группы, состоящей из пятиокиси тантала и двуокиси кремния.

17. Устройство по п.1, отличающееся тем, что упомянутый ионопроводящий материал содержит полимер.

18. Устройство по п.1, отличающееся тем, что упомянутый ионопроводящий материал включает в себя второй материал для улучшения ионной проводимости.

19. Устройство по п.18, отличающееся тем, что упомянутый второй материал выбран из группы, состоящей из алюминия и тантала.

20. Устройство по п.1, отличающееся тем, что упомянутый электрохромный материал выбран из группы, состоящей из окиси вольфрама, окиси молибдена, окиси никеля, окиси иридия и смеси окислов ванадия, вольфрама, титана и молибдена.

21. Устройство по п.1, отличающееся тем, что упомянутый контрэлектродный слой выполнен из материала, выбранного из группы, состоящей из окиси ванадия, окиси ниобия, окиси индия, окиси иридия, окиси никеля, окиси кобальта, окиси молибдена и их смесей.

22. Электрохромная комбинация, состоящая из прозрачной подложки и электрохромного устройства, расположенного на упомянутой прозрачной подложке, причем упомянутое электрохромное устройство включает в себя электрохромную структуру, имеющую слой, выполненный из электрохромного материала, контрэлектродный слой и слой из ионопроводящего материала, заключенный между упомянутым электрохромным слоем и упомянутым контрэлектродным слоем, и по меньшей мере два электропроводящих слоя, между которыми заключена упомянутая электрохромная структура, для приложения электрического потенциала к упомянутой электрохромной структуре, отличающаяся тем, что по меньшей мере один из упомянутых электропроводящих слоев включает в себя слой из электропроводящего металла, и тем, что содержит по меньшей мере один оптически прозрачный слой для улучшения передачи оптического излучения через упомянутую электрохромную структуру и упомянутый слой из электропроводящего металла и первый промежуточный металлический слой, расположенный между упомянутой электрохромной структурой и упомянутым слоем из электропроводящего металла.

23. Комбинация по п.22, отличающаяся тем, что содержит прозрачную покрышку, причем упомянутое электрохромное устройство заключено между упомянутой прозрачной подложкой и упомянутой прозрачной покрышкой.

24. Комбинация по п. 23, отличающаяся тем, что содержит слой клеящего вещества для связывания упомянутой прозрачной покрышки с упомянутым электрохромным устройством.

25. Комбинация по п.24, отличающаяся тем, что упомянутый клей выбран из группы, состоящей из винилацетата этилена и бутирала поливинила.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к электрохимическим структурам, через которые энергия, включая свет, может передаваться при управляемых условиях, а точнее к электрохимическим структурам большой площади для управляемой передачи энергии.

Для управления сквозного прохождения энергии создано множество электрохимических материалов. Такие устройства работают "хроматично" за счет создания изменения окраски в соответствии с создаваемыми стимулами или возбуждением.

Таким образом, термохромное устройство создает изменение цвета в ответ на температуру. Результирующая окраска, например, листа из такого материала зависит от температуры, воздействующей на него. С этим, однако, связана трудность, заключающаяся в том, что пользователь имеет лишь ограниченную возможность управления окраской, поскольку она зависит от температуры.

Другим хромогенным устройством является "фотохромное", это значит, что его окраска зависит от интенсивности света, который падает на устройство. Если стекло или другие прозрачные материалы легированы окисью железа, вызываемая светом реакция создает увеличение потемнения окраски при увеличении интенсивности света. Здесь опять степень окраски зависит от внешних эффектов.

Другое хромогенное устройство зависит от степени, с которой приложены электрические стимулы, и называется "электрохромным". В таких устройствах характер и степень окраски зависят от электрического воздействия.

К сожалению, оказалось трудным экономично производить крупногабаритные хромогенные устройства с полезными оптическими свойствами. Таким образом, устройства с малой площадью изготавливались для производства линз (фотохромные) и зеркал (электрохромные). Однако оказалось трудным изготавливать панели с большими поверхностями, какие нужны для смотровых применений, таких как окна и стеклянные крыши.

В связи с этим целью настоящего изобретения является упрощение производства и использования хромогенных структур. Сопутствующей целью является упрощение крупногабаритных хромогенных применений, в которых требуются значительные площади поверхности.

Следующей целью настоящего изобретения является адаптация хромогенных устройств к светопередающим структурам, таким как стеклянные крыши и другие конструкции, предназначенные для контроля за большой площадью при естественном освещении.

Следующей целью настоящего изобретения является упрощение производства и использования электрохромных структур специально для крупногабаритных применений. В связи с этим другой целью настоящего изобретения является создание электрохромных устройств, способных снижать степень, до которой солнечный свет и другие виды излучения создают солнечное усиление тепла в зданиях и других конструкциях.

Другой целью настоящего изобретения является адаптация электрохромных устройств к широко распространенным архитектурным и автомобильным применениям, а также к самолетным конструкциям, таким как кокпиты и авиационные смотровые поверхности.

Были проведены исследования, касающиеся зависимости различных параметров материалов и конфигураций устройств (например, площади) от скорости переключения. О таких исследованиях сообщают: Дж. П. Рэндайн (Proc. SPIE IS4 S39, 1989) и К.С Хоу, Д.Е. Синглетон и С.В. Гринберг (Proc. ELectrochem Soc. 90 - 2, 349, 1990). Было найдено, что при увеличении площади прибора сопротивление прозрачного проводящего слоя является главным фактором, ограничивающим время переключения и равномерность окраски или обесцвечивания.

В связи с этим другой целью настоящего изобретения является противодействие увеличению времени переключения и неравномерности окраски и обесцвечивания электрохромных устройств при увеличении их площади.

Одним подходом к этой проблеме было добавление электропроводящей сетчатой конструкции в соответствии с патентом США 4768865, выданным Гринбергу и Синглетону 6 сентября 1988. Этот подход снижает пропускание света и может оказаться неудобным там, где целью является сохранение высокого процента пропускания. Вредное влияние сетчатой конструкции может быть значительным, если для получения желаемой скорости переключения используется множество сеток, каждая из которых лежит поверх каждого прозрачного проводящего слоя. Также трудно делать сетки на непланарных поверхностях.

В связи с этим следующей целью настоящего изобретения является увеличение скоростей переключения электрохромных структур и исключение или минимизация использования электрических сеток.

Еще одной целью настоящего изобретения является достижение быстрого переключения при сохранении большого светопропускания, сравнительно небольшой стоимости и простоты производства.

Краткое изложение существа изобретения

Для достижения указанных и других целей настоящее изобретение обеспечивает создание сравнительно крупногабаритного хромогенного устройства за счет введения структуры с регулируемым показателем преломления, служащей по меньшей мере одним электродом устройства. Такое устройство удовлетворяет требованиям к времени переключения и оптического пропускания для архитектурных окон и других визуальных эффектов. Соответствующие настоящему изобретению устройства просты в изготовлении и недороги.

В соответствии с другой целью настоящего изобретения по меньшей мере один электрод состоит из слоистой структуры с регулируемым показателем преломления, в которой показатели преломления и толщины отдельных слоев управляются за счет материалов и технологических параметров процесса, используемого для формирования электрода, за счет чего создается электрод с желаемой электропроводностью и пропусканием оптического излучения. Так как он используется здесь, термин "слоистая структура с регулируемым показателем преломления" относится к электроду, образованному из множества слоев, каждый из которых специально подобран по показателю преломления и толщине так, чтобы комбинация слоев обеспечивала требуемые оптические свойства.

В соответствии со следующей целью настоящего изобретения параметры и материалы для электрода, содержащего слоистую структуру с регулируемым показателем преломления, выбираются наряду с параметрами и материалами для контрэлектродов и ионных проводников, которые должны удовлетворять требованиям к желаемым скоростям переключения и пропусканию для электрохромных устройств большой площади.

Настоящее изобретение включает в себя обеспечение электроснабжения отдельных электрохромных панелей. Каждая такая панель может включаться в качестве слоя в прозрачный многослойный материал с помощью, например, клея. Клей может выбираться из множества веществ, включая этиленвинилацетат и поливинилбутирал.

Каждая панель может быть образована нанесением на подложку последовательных слоев, начиная с прозрачного проводника, который желательно является слоистой структурой с регулируем показателем преломления, которая может включать в себя электрохромный электрод. Следующим слоем является ионный проводник, за которым следует контрэлектрод, который также желательно является частью слоистой структуры, образованной из прозрачных металлических и керамических слоев. Таким образом, отдельные слоистые структуры с регулируемым показателем преломления могут образовывать верхние и нижние компоненты устройства. Альтернативно, в полное устройство может по желанию включаться одна или множество структур с регулируемым показателем преломления.

Под действием электричества электрохромный слой изменяет цвет и обращен в сторону проводящего слоя. Контрэлектрод находится с противоположной стороны от ионного проводящего слоя по соседству с прозрачным проводящим материалом, лежащим поверх него. Ионный проводник прозрачен в видимом диапазоне, предпочтительно твердый, обладает высоким электронным сопротивлением и большой ионной проводимостью. Удобны литиевый и водородный ионные проводники. Литиевые ионные проводники включают в себя силикаты лития, силикаты лития и алюминия, боросиликаты лития, бораты лития, силикаты лития и циркония, ниобаты лития и различные литиевые ионные проводящие полимерные электролиты. Водородные ионные проводники получаются из таких окислов, как пятиокись тантала (Та₂U₅) и двуокись кремний (SiU₂), контрэлектродом может быть окись никеля, окись иридия, пятиокись ванадия, окись молибдена или различные смешанные окислы.

В соответствующем настоящему изобретению способе изготовления сравнительно крупногабаритного непланарного электрохромного устройства непланарная подложка объединяется с набором слоев, включая ионный проводящий слой и электрохромный слой. Слои могут образовываться на подложке за счет химического погружения, напыления или методами температурного испарения или нанесения тонких пленок. Эти процедуры могут объединяться, а результирующая структура может приклеиваться к многослойному материалу с помощью клея.

Для работы сравнительно крупногабаритного электрохромного устройства электрическая энергия подается между внешним и внутренним прозрачным проводящими слоями. Это вызывает миграцию ионов между контрэлектродом, ионным проводником и слоем с электрочувствительной окраской. Внешняя энергия, такая как свет, ультрафиолет и инфракрасное излучение, передается через прозрачную подложку на внутренний прозрачный проводящий слои. Управляемая напряжением окраска определяет степень, до которой внешняя энергия продолжает передаваться из внутреннего прозрачного проводящего слоя через слои с электрочувствительной окраской, ионный проводник, контрэлектрод и внешний прозрачный проводящий слой.

Описание чертежей

Другие особенности настоящего изобретения будут понятны после рассмотрения нескольких иллюстративных вариантов осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи, из которых

фиг. 1 является поперечным сечением соответствующего настоящему изобретению электрохромного устройства, содержащего составляющие его слои; и

фиг. 2 представляет собой поперечное сечение соответствующего настоящему изобретению альтернативного электрохромного устройства, содержащего составляющие его слои.

Подробное описание

На фиг. 1 показано поперечное сечение соответствующего настоящему изобретению окна 10.

Окно 10 является электрохромным в том смысле, что прозрачность площади, открытой для внешнего освещения или излучения, электрически или электронно управляется. Для этой цели жилец комнаты или помещения, имеющий это окно, может приводить в действие электрические органы управления подробно описанным ниже образом с целью достижения желаемой степени освещения или затемнения. Следует понимать, что несмотря на то, что настоящее изобретение описано в терминах, относящихся к окну, оно в равной степени применимо и к другим площадям, которые пропускают свет внутрь комнаты или помещения, то есть к видимым применениям. За счет электроуправления прозрачность окна, например, может произвольно регулироваться.

Как показано в поперечном сечении фиг. 1, окно 10 содержит составляющие 10-1 - 10-3. Следует понимать, что размер окна относителен и что в соответствии с настоящим изобретением могут быть реализованы очень большие электрохромные структуры.

Составляющие 10-1 и 10-3 фиг. 1 находятся на основании или подложке 12 и удобным образом приклеены к ней. В качестве клея для создания слоистой структуры может использоваться подходящая для этой цели среда, такая как этиленвинилацетат или поливинилбутирал.

В качестве альтернативы составляющие 10-1 и 10-3 могут приклеиваться к подложке 12 методом окунания, при котором необходимые материалы различных слоев растворяются в органическом растворителе и вступают в необходимые реакции, после чего растворитель испаряется для образования осадка, который нагревается с целью получения требуемого слоя. Таким способом могут формироваться последовательные слои.

Поперечное сечение фиг. 1 показывает также слои, заменяющие составляющие 10-1 - 10-3 окна 10.

Составляющая 10-1 представляет собой слоистую структуру с регулируемым показателем преломления, включающую в себя прозрачный окисел 11-а, контактный электрод 11-m и активный электрохромныи слой 11-b окна 10. И в самом деле, контактный электрод 11-m заключен между прозрачным окислом 11-а и электрохромным слоем 11-b. Кроме того, сюда входят тонкие металлические слои 11-1 и 11-2, которые отделяют контактный электрод 11-m.

Целью прозрачного окисла является прием излучения и усиление передачи излучения через контактный электрод и электрохромную структуру, в то время как контактный электрод проводит электрический заряд в электрохромное устройство и из него. Таким образом, за счет выбора прозрачного окисла с высоким показателем преломления пропускание излучения через контактный электрод и электрохромную структуру может быть улучшено. Подходящими для этого окислами являются легированная окись цинка, окись вольфрама, окись никеля, окись кобальта и окись олова с индием. Вообще, чем выше показатель преломления прозрачного окисла, тем больше улучшение пропускания излучения.

В составляющую 10-1 входит активный электрохромный или окрашивающий слой 11-b, например, из трехокиси вольфрама (WO₃). Окрашивающий слой оптически активен и позволяет противоположное протекание положительных ионов и отрицательных ионов. Способность слоев изменять цвет и пропускать свет является прямой функцией числа содержащихся в них ионов и электронов. В то время, как трехокись вольфрама является стандартным электрохромным слоем, другие подходящие слои включают в себя трехокись молибдена, окись никеля и окись иридия, а также смешанные окислы ванадия, вольфрама, титана и молибдена.

К окрашивающему слою 11-b структуры 10-1 прилегают прозрачный и электроизолирующий слой 10-2 ионного проводника, который изолирует электрохромный слой 11-b структуры 10-1 от контрэлектродного слоя 13-а структуры 10-3 с регулируемым показателем преломления, который также включает в себя подлежащий слой 13-b окисла для улучшения пропускания излучения.

Ионный проводящий слой 10-2 позволяет ионам, но не электронам, проходить через него и снабжает устройство "памятью". Есть множество подходящих, обладающих ионнной проводимостью электролитов, включающих в себя, но не ограничивающихся ими, керамику на основе лития, такую как силикат лития, силикат лития и алюминия, ниобат лития, нитрид лития и фторид лития и алюминия. Подходящие водородные ионные проводники получаются из пятиокиси тантала и двуокиси кремния. Контрэлектродный слой 13-a структуры 10-3 "вводит" и хранит ионы, когда они не используются, в электрохромный слой структуры 10-1. Некоторые контрэлектродные материалы также электрохромны в том смысле, что они модулируют падающее излучение, включая некоторые инфракрасные и видимые компоненты солнечного света. Такие материалы дополняют модуляцию, осуществляемую электрохромным слоем в структуре 10-1. Подходящие вводящие ионы соединения для контрэлектрода 13-а включают в себя пятиокись ванадия, окись ниобия, окись индия, окись никеля, окись кобальта и окись молибдена, а также смешанные окислы.

Перед завершением построения окна 10 в по меньшей мере один из слоев 13-а и 11-b вводятся литий или водород до тех пор, пока в нем не образуется по существу источник ионов лития или водорода. Это введение может достигаться за счет обработки одного или более из составляющих 10-1 - 10-3 подходящим восстановителем. Например, для введения лития может использоваться п-бутил лития, а для введения водорода - водная серная кислота. Альтернативно, введение может проводиться вакуумной обработкой за счет напыления из мишени, служащей источником подходящих ионов, например литиевой мишени, которая разлагается, создавая атомы лития в паровой фазе. Дополнительно, для введения может использоваться плазма, например плазма водорода для введения водород. Другим способом является осаждение из паровой фазы с использованием источника нужного состава. Еще одним способом является электрохимическое внедрение в одну из структур с регулируемым показателем преломления, например внедрение лития в любую из составляющих 10-1 или 10-3.

Другим способом введения является использование летучих веществ и создание разряда для отделения вводимого иона от исходного вещества. Таким образом, органическое литиевое соединение в виде исходного газа принуждают диссоциировать, так чтобы вводимые атомы лития пришли в контакт с материалом, который предстоит зарядить. Желательно использовать вещества, не вступающие друг с другом в реакцию в канале протекания газа.

Когда исходный материал "внедряет" ионы, например ион лития, исходное внедряющее соединение акцептирует их и высвобождает, будучи подвержено воздействию электрического поля. Тогда ионы лития входят в ионный проводник. Ионы лития ионного проводника встречаются с электронами внешней цепи. Когда ионы лития и соответствующие электроны попадают в электрохронное соединение внедрения, например трехокись вольфрама, происходит изменение оптических свойств.

К составляющим 10-1 и 10-3 присоединены соответствующие провода 21 и 22, которые проходят в схему управления 25, включающую в себя батарейку и потенциометр для регулировки напряжения, подаваемого на окно 10 проводами 21 и 22. Желательно, чтобы батарейка в цепи управления 25 была подзаряжаемой. Кроме того, желательно, чтобы окно 10 использовалось совместно с солнечными панелями (не показаны), посредством которых батарейка могла бы подзаряжаться в дневное время.

Когда напряжение малой величины, обычно напряжение постоянного тока, подается по внешним проводам 21 и 22, то компенсирующие заряд ионы, такие как ионы лития, накопленные в контрэлектроде составляющей 10-3, мигрировали за счет электрического поля между электродами составляющих 10-1 и 10-3, так чтобы в результате положительно заряженные ионы проводились полем через ионный проводящий слой 10-2 в активный электрохромный слой составляющей 10-1.

В активном слое составляющей 10-1 положительно заряженные ионы соединяются с электронами, поставляемыми из внешней цепи. Такая комбинация в электрохромном слое создает изменение оптических свойств и делает электрохромный слой светопоглощающим. Количество поглощаемого света, то есть степень затенения, изменяема и управляется ионами и электронами, инжектированными в соответствии с величиной и полярностью приложенного напряжения.

Кроме того, устройство имеет "память", так что, когда напряжение снимается, затенение сохраняется в течение продолжительного времени.

Следует понимать, что несмотря на то, что ионий проводящий слой 10-2 является желательно неорганической пленкой на основе лития, можно также использовать проводящий ионы лития или водорода полимерный электролит.

Чтобы получить лучшее распределение тока для устройства 10, вариант осуществления фиг. 2 включает в себя модифицированную составляющую 33, соответствующую составляющей 10-3 фиг. 1. Составляющая 33 также имеет структуру с регулируемым показателем преломления, состоящую из комбинации электродного и электрохромного или контрэлектродного слоев, включая слоистый электрод, образованный при создании многослойной структуры из тонкой пленки из металла 33-m между более тонкими пленками из металла 33-1 и 33-2, такого как никель, железо, вольфрам, цирконий или титан. Результирующая многослойная структура далее заключается между окисными пленками 33-a и 33-b с высоким показателем преломления. Металлическая пленка 33-m обеспечивает электропроводность и отражающую способность подающей энергии в ближней инфракрасной области спектра. Подходящая металлическая пленка 33-m делается из серебра, алюминия или меди. Высокий показатель преломления окисных пленок 33-a и 33-b улучшает пропускание излучения через металлические пленки 33-1, 33-m и 33-2.

Как замечено выше, слои 33-1 и 33-2 сделаны из никеля, железа, вольфрама, циркония или титана. Следующие слои 33-a и 33-b могут быть сделаны из легированных или не легированных окиси цинка, окиси вольфрама, окиси индия и олова, окиси никеля и окиси кобальта, окиси ванадия, окиси титана, окиси молибдена, окиси ниобия, фeppoцианида железа и их смесей.

Остальная слоистая структура 31 фиг. 2 соответствует структуре с регулируемым показателем преломления 10-1 фиг. 1. Кроме того, в то время как электрохромный слой 11-b фиг. 1 включен в компонент 10-1 и может соответствовать слою 31-b фиг. 2, следует понимать, что слой 31-b может быть контрэлектродом, при этом электрохромный слой фиг. 2 становится слоем 33-a.

В иллюстративном варианте осуществления металлическая пленка 31-m имеет показатель преломления менее 1,0, а именно около 0,2, а охватывающие ее окисные пленки 31-a и 31-b имеют сходные показатели преломления порядка 2,0. Эта конкретная конструкция слоев уменьшает общее количество излучения, отражаемого от границ раздела между этими слоями, и максимально увеличивает количество излучения, пропускаемого через нее. Аналогично, контрэлектродная составляющая 10-3 фиг. 1 теперь принимает вид тонкопленочной структуры 33 с управляемым показателем преломления, показанной на фиг. 2, металлическим слоем 33-m, заключенным между окисными слоями 33-а и 33-b. Для изготовления устройства 10 фиг.1 одним способом является покрытие подложки 12 последовательными пленками, которые могут осаждаться, например, реактивным распылением мишени из металла или металлического сплава с помощью поворотного катода магнетрона, распыляющего осаждаемый материал. Альтернативные способы осаждения тонких пленок включают в себя тепловое испарение, коллоидно-гелевое химическое осаждение из паровой фазы и плазменное осаждение из паровой фазы.

При формировании слоистой структуры 33, например, магнетронным распылением осаждение легированного или не легированного слоя металлического окисла 33-b проводится с помощью мишени из металла или сплава. За этим следует осаждение тонкого слоя (менее 50 ангстрем) из металла 33-2 для получения подходящей зародышеобразующей поверхности для последующего осаждения электропроводящего металла 33-m. Последний осаждается в качестве непрерывной пленки толщиной не менее 300 ангстрем. За этим следует осаждение защитного металлического слоя 33-1 для предохранения электропроводящего слоя от воздействия кислородной плазмы при последующем осаждении окисла. Защитный металлический слой может использоваться для частичного образования окисла, который дополняется осаждением другого легированного или не легированного окисного слоя, например слоя 33-а из ZnO или TiO₂. Для создания ионного проводящего слоя 10-2 осаждение проводится из аморфного силиката лития, содержащего элементы, такие как алюминий или титан, для увеличения ионной прводимости. Например, подложку со слоями составляющей 10-3 или составляющей 33 окунают в раствор, образованный смешиванием алкоокислов кремния с алкоокислами и/или солями лития в спирте или в воде. Раствор может содержать слои соли или алкоокислы алюминия или титана. Подложка затем извлекается из раствора с управляемой скоростью. После удаления подложки остается тонкая пленка, обработка которой завершается одновременными гидролизом и сушкой с последующим отжигом.

Устройство завершается слоями составляющей 10-1 или составляющей 31, создаваемых напылением поверх ионного проводящего слоя 10-2 с добавлением алюминия в пленку контрэлектрода 31-b за счет одновременного или последовательного напыления из содержащей литий мишени, такой как карбонат лития. Тонкий слой металла 31-2, такого как никель, в котором твердый литий растворяется слабо, осаждается для предохранения лития в контрэлектроде от диффузии в электропроводящий металлический слой и реакции с ним. На следующем этапе осаждается электропроводящий металлический слой, например серебро, с последующим осаждением защитного слоя металла 31-1 и окислой пленки 31-а.

Контакты к электродам 21 и 22 делаются маскированием и осаждением металла с низким сопротивлением, такого как медь. В добавление, напылением создается "покрывающий" слой, например, из нитрида кремния. На практике устройство 10 находится на подложке, которая наносится на вторую структуру 14 с такой же формой и размерами подложки с герметизацией краев для исключения контакта воздухом и влагой.

На фиг. 1 и 2 металлические слои 11-m, 31-m и 33-m являются плоскими, но выгодно обеспечить эти проводники переменным поперечным сечением, как показано на фиг. 3, где проводник 11-m" (33-m") имеет минимальную толщину t в центре и максимальную толщину Т на наружных краях. Это нужно для того, чтобы способствовать равномерному протеканию тока через металлические слои за счет наличия наибольшей толщины слоя у краев, где осуществляется контакт с внешними проводниками, например проводниками 21 и 22, показанными на фиг. 1 и 2. Когда вся структура является цилиндрической, проводник 11-m" переменного поперечного сечения, показанный на фиг. 3, принимает форму поверхности вращения вокруг центра, где толщина является минимальной. В тех случаях, когда структура является прямоугольной в поперечном сечении, проводник 11-m" просто проходит в направлении глубины структуры с соблюдением поперечного сечения, показанного на фиг. 3. Для конкретного варианта осуществления, показанного на фиг. 3, только верхняя поверхность U проводника 11-m" сужена при наличии соответствующего сужения в вышележащей буферной металлической пленке 11-1". Поэтому в вышележащем оксидном слое 11-а" предусмотрено противосужение.

Вышеизложенное описание носит лишь иллюстративный характер. Для специалистов в данной области техники будут очевидны другие модификации и адаптации изобретения.