ZrNx快離子導(dǎo)體薄膜的制備及其Cr摻雜性能研究.pdf

1、ZrNx快離子導(dǎo)體薄膜的制備及其Cr摻雜性能研究重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文學(xué)生姓名：覃麗祿指導(dǎo)教師：黃佳木教授專業(yè)：材料學(xué)學(xué)科門類：工學(xué)重慶大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院二OO八年四月重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文中文摘要I摘要全固態(tài)電致變色器件的實(shí)用化研究一直是該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。電致變色器件全固態(tài)化的關(guān)鍵是采用合適的快離子導(dǎo)體（有時(shí)亦稱固體電解質(zhì)）作為器件的離子傳導(dǎo)層。目前，用于電致變色器件的快離子導(dǎo)體仍以固態(tài)聚合物電解質(zhì)為主，然而，聚合物電解質(zhì)存在易老化、

2、機(jī)械強(qiáng)度差、工業(yè)化生產(chǎn)難度較大等缺點(diǎn)。無機(jī)快離子導(dǎo)體是最有希望用于全固態(tài)電致變色器件的離子導(dǎo)體材料。本實(shí)驗(yàn)室前期研究結(jié)果表明，在合適的工藝參數(shù)下制備的ZrNx薄膜具有高的透過率、良好的熱穩(wěn)定性、耐磨性和化學(xué)穩(wěn)定性，適合于作為電致變色器件的離子導(dǎo)體層。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

3、備離子導(dǎo)體薄膜的理想工藝方法。因此本文以純鋯靶及純鉻靶為靶材，采用反應(yīng)磁控濺射工藝在WO3ITOGlass基片上沉積ZrNx薄膜和ZrNx:Cr薄膜，通過紫外－可見分光光度計(jì)、循環(huán)伏安法、交流阻抗法、X射線衍射儀、熱場發(fā)射掃描電鏡以及掃描隧道顯微鏡等測試分析方法，研究了制備工藝參數(shù)以及Cr摻雜對ZrNx薄膜離子導(dǎo)電性能和結(jié)構(gòu)的影響。研究結(jié)果表明：采用射頻反應(yīng)磁控濺射工藝制備的ZrNx薄膜和ZrNx:Cr薄膜均為非晶態(tài)結(jié)構(gòu)，濺射功率和氮?dú)?/p>

4、分量等工藝參數(shù)對薄膜的離子導(dǎo)電性能有較大影響，選擇合適的氮分量和濺射功率有助于提高ZrNx薄膜的離子導(dǎo)電性能，在本實(shí)驗(yàn)的條件下，原位沉積ZrNx薄膜的可見光透過率大于75％，ZrNxWO3ITOGlass器件的光學(xué)調(diào)節(jié)范圍最大可達(dá)57％以上，在離子傳導(dǎo)過程中表現(xiàn)出良好的離子導(dǎo)電性能。摻雜后的ZrNx:Cr薄膜，晶態(tài)趨勢大于未摻雜的ZrNx薄膜，結(jié)構(gòu)的變化導(dǎo)致ZrNx:Cr薄膜的離子傳導(dǎo)性能有所下降，電化學(xué)窗口變小，從而使ZrNx:CrW