Метод атомно-слоевого осаждения для «умных» электрохромных окон

Электрохромные окна могут менять светопропускание под действием электрического сигнала и позволяют снижать до 10–15% энергозатрат здания на охлаждение и освещение. Оксид никеля считается одним из ключевых материалов для таких систем, но для массового применения нужно научиться осаждать его тонкие слои равномерно, на сложные, пористые подложки и при относительно низких температурах.

Авторы исследовали осаждение NiO методом ALD из прекурсора NiCp₂ и озона (O₃) на кремнии и пористом ИТО (индий-оловянный оксид), сравнив два типа испарителей — «bubbler» и «vapor». Был найден «рабочий» температурный диапазон ALD (225–275 °C) с устойчивой скоростью роста 0,024–0,025 нм за цикл и показано, что bubbler-испаритель дает более высокую скорость роста и лучшую толщинную однородность (неоднородность около 19% при 250 °C).

Ключевые результаты
Получены тонкие пленки NiO, преимущественно кристаллические (структура Fm3m) с низкой шероховатостью и стабильными параметрами в широком температурном диапазоне.

На пористом ИТО сформирована core–shell структура: проводящий каркас из ИТО, покрытый конформным слоем NiO толщиной порядка 10–15 нм.

Такие покрытия показали электрохромные характеристики: модуляция пропускания 37%, эффективность окрашивания 42,6 см²/Кл и времена отклика 3,6 с (окрашивание) и 5,4 с (обесцвечивание), при этом используется существенно меньший объем активного материала по сравнению с более толстыми пленками на гладком ИТО.

Работа закрывает сразу две задачи: показывает, как корректно интерпретировать данные ALD‑процессов с разными типами испарителей, и демонстрирует технологический маршрут к масштабируемому получению эффективных электрохромных покрытий на пористых подложках. Это напрямую востребовано в разработке умных окон, энергоэффективных фасадов и других оптоэлектронных устройств, где критичны однородность пленок и низкая температура обработки, совместимая с промышленными подложками.

Оригинальная статья: Investigation of the growth of nickel oxide films using atomic layer deposition of NiCp2 and O3 for electrochromic applications. Vacuum 2025, 242.