氧化鎢電致變色薄膜的研究.pdf

1、氧化鎢是一種過渡金屬氧化物，在氣體傳感器、光觸媒、電致變色器件等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。由于WO<,3>薄膜具有較高的透射率變化、可逆性好、相對(duì)價(jià)格低、壽命長和無毒等優(yōu)點(diǎn)，它是最早被采用的電致變色材料，同時(shí)也是應(yīng)用最廣的電致變色材料，可以應(yīng)用于建筑物和汽車的玻璃上，制造節(jié)約能源、調(diào)節(jié)光線和控制熱負(fù)荷的智能窗。 本研究選擇WO<,3>作為研究對(duì)象，采用直流反應(yīng)磁控濺射法制備氧化鎢電致變色薄膜，探討各種工藝參數(shù)對(duì)薄膜成分、微觀結(jié)構(gòu)、

2、電致變色性能的影響。本文取得的成果和創(chuàng)新點(diǎn)有以下幾點(diǎn)： (1)采用直流反應(yīng)磁控濺射法在不同工藝參數(shù)條件下成功制備了氧化鎢電致變色薄膜，通過XRD，SEM等分析手段研究了不同參數(shù)對(duì)氧化鎢薄膜成膜特性與薄膜性能的影響。制備所得的氧化鎢薄膜，在未著色時(shí)具有較高的透射率，最高可以達(dá)到95％左右，著色后，在550nm處可見光透射率變化可以達(dá)到64.5％，達(dá)到國內(nèi)同類研究的先進(jìn)水平。經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，綜合考慮薄膜性能和成膜速率，我們認(rèn)為在靶基距

3、為13cm，氬氧比為1：1(氬氣為0.4Pa，氧氣為0.4Pa)時(shí)制備氧化鎢薄膜比較合適。 (2)研究了后續(xù)退火工藝對(duì)薄膜性能的影響。熱處理可以促使非晶體向晶體轉(zhuǎn)化。XRD測(cè)試表明：用直流反應(yīng)磁控濺射法制備的WOx薄膜都是非晶體薄膜。經(jīng)過退火處理后薄膜呈現(xiàn)晶體化特征。由于氧化鎢薄膜以非晶體結(jié)構(gòu)電致變色性能最佳，所以退火處理無益于氧化鎢薄膜電致變色性能的提高。 (3)研究了不同的電壓大小對(duì)氧化鎢薄膜電致變色的影響，發(fā)現(xiàn)所加

4、電壓必須達(dá)到一定值，WO<,3>薄膜才會(huì)發(fā)生著色現(xiàn)象。當(dāng)所加電壓過大時(shí)，氧化鎢電致變色薄膜著色后存在自然褪色不徹底的現(xiàn)象，我們認(rèn)為這是由于離子注入W03薄膜內(nèi)導(dǎo)致晶體結(jié)構(gòu)畸變過度無法恢復(fù)造成的。 (4)改變靶基距離對(duì)于三氧化鎢薄膜表面結(jié)構(gòu)及電致變色性能的影響，是十分顯著的。a-WO<,3>(amouphous WO<,3>)薄膜隨著靶基距離的減少，其光透射率變化有下降的趨勢(shì)，電致變色性能下降。制備所得的氧化鎢薄膜，在未著色時(shí)具有