TaO-,x-快離子導(dǎo)體薄膜的制備與摻雜性能研究.pdf

1、快離子導(dǎo)體（有時(shí)又稱固體電解質(zhì)）是指離子電導(dǎo)率接近有時(shí)甚至超過(guò)鹽溶液和電解質(zhì)溶液的一類固態(tài)材料。用作電致變色器件的快離子導(dǎo)體，除要求室溫下具有高的離子電導(dǎo)率外，還要求具有非常低的電子電導(dǎo)率，在所要求的光譜區(qū)域內(nèi)具有高的透射率和反射率、易成膜、好的機(jī)械穩(wěn)定性及可動(dòng)離子在變色層中具有足夠的遷移率。 研究表明，TaOx除滿足上述要求外還具有特殊層狀分子結(jié)構(gòu)。在眾多被研究的離子導(dǎo)體材料中，它具有自恢復(fù)性能好、響應(yīng)速度快、壽命長(zhǎng)、成本低等

2、優(yōu)點(diǎn)，是最具有發(fā)展前景的離子導(dǎo)體材料之一。但是目前它離實(shí)際應(yīng)用還是有一定的距離，使其真正進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用是當(dāng)前眾多研究者努力研究的方向。通過(guò)多種途徑可以提高薄膜的離子導(dǎo)電性能，優(yōu)化工藝參數(shù)和對(duì)薄膜進(jìn)行摻雜是其中兩種有效的方法。 到目前為止，制備離子導(dǎo)體薄膜最常用的方法有溶膠-凝膠法、真空蒸發(fā)法、化學(xué)氣相沉積法和濺射沉積法等，其中磁控濺射以沉積速率高、基片溫升低、膜層均勻性及附著力好、工藝參數(shù)易控制等優(yōu)點(diǎn)而日益成為制備離子導(dǎo)體薄膜尤其

3、是TaOx薄膜最理想的工藝方法。但是，目前用磁控濺射方法制備TaOx薄膜并不多，鮮有關(guān)于用該方法制備的TaOx薄膜性能研究報(bào)道。 本研究課題以純鉭靶及純鋯靶為靶材，采用反應(yīng)磁控濺射工藝在WO3/ITO玻璃上沉積TaOx和TaOx:Zr薄膜，通過(guò)紫外-可見(jiàn)分光分度計(jì)、V/A曲線分析法、X射線衍射儀及掃描隧道顯微鏡測(cè)試分析，研究制備工藝參數(shù)以及Zr摻雜對(duì)TaOx薄膜離子導(dǎo)電性能和結(jié)構(gòu)的影響。 研究表明：用射頻反應(yīng)磁控濺射制備

4、的TaOx和TaOx:Zr薄膜為非晶態(tài)，在離子傳導(dǎo)過(guò)程中表現(xiàn)出良好的離子導(dǎo)電性能；適中的氧分量制備的TaOx薄膜有助于提高WO3薄膜的電致變色能力，較低的濺射功率和濺射溫度有助于提高薄膜的離子導(dǎo)電特性；而TaOx薄膜摻雜Zr之后，非晶態(tài)的趨勢(shì)強(qiáng)于未摻雜的TaOx薄膜，結(jié)構(gòu)的變化導(dǎo)致了TaOx:Zr薄膜具有更好的離子導(dǎo)電性能；摻雜工藝對(duì)TaOx薄膜的離子導(dǎo)電性能影響較為復(fù)雜，主要與摻雜靶的濺射功率、摻雜方式和相對(duì)摻雜量幾個(gè)方面有關(guān)，當(dāng)相對(duì)