TaO-,x-快離子導體薄膜的制備與摻雜性能研究.pdf

1、快離子導體（有時又稱固體電解質(zhì)）是指離子電導率接近有時甚至超過鹽溶液和電解質(zhì)溶液的一類固態(tài)材料。用作電致變色器件的快離子導體，除要求室溫下具有高的離子電導率外，還要求具有非常低的電子電導率，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、好的機械穩(wěn)定性及可動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。在眾多被研究的離子導體材料中，它具有自恢復性能好、響應速度快、壽命長、成本低等

2、優(yōu)點，是最具有發(fā)展前景的離子導體材料之一。但是目前它離實際應用還是有一定的距離，使其真正進入實際應用是當前眾多研究者努力研究的方向。通過多種途徑可以提高薄膜的離子導電性能，優(yōu)化工藝參數(shù)和對薄膜進行摻雜是其中兩種有效的方法。 到目前為止，制備離子導體薄膜最常用的方法有溶膠-凝膠法、真空蒸發(fā)法、化學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)點而日益成為制備離子導體薄膜尤其

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，鮮有關于用該方法制備的TaOx薄膜性能研究報道。 本研究課題以純鉭靶及純鋯靶為靶材，采用反應磁控濺射工藝在WO3/ITO玻璃上沉積TaOx和TaOx:Zr薄膜，通過紫外-可見分光分度計、V/A曲線分析法、X射線衍射儀及掃描隧道顯微鏡測試分析，研究制備工藝參數(shù)以及Zr摻雜對TaOx薄膜離子導電性能和結(jié)構的影響。 研究表明：用射頻反應磁控濺射制備

4、的TaOx和TaOx:Zr薄膜為非晶態(tài)，在離子傳導過程中表現(xiàn)出良好的離子導電性能；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電特性；而TaOx薄膜摻雜Zr之后，非晶態(tài)的趨勢強于未摻雜的TaOx薄膜，結(jié)構的變化導致了TaOx:Zr薄膜具有更好的離子導電性能；摻雜工藝對TaOx薄膜的離子導電性能影響較為復雜，主要與摻雜靶的濺射功率、摻雜方式和相對摻雜量幾個方面有關，當相對