WO-,3-薄膜及器件的電致變色性能研究.pdf

1、射頻磁控濺射生成的三氧化鎢薄膜及由其組成的智能窗的性能得到了研究。我們在溫度可控的射頻磁控濺射儀上探索制作三氧化鎢薄膜的最佳工藝條件，由于射頻磁控濺射儀的最大進氧量僅為50ml/min，通入的氬氣流量在氬氣閥端的壓力為1KG。所以在純氬氣的情況下，對氧化鎢靶材進行濺射，得到黑色的鎢沉積薄膜，是因為從氧化鎢靶材中濺射出的氧原子和鎢原子被氬氣所分散，從而大大減小了相互結(jié)合的機會。在保持氧氣最大流量的情況下，如果調(diào)高濺射室內(nèi)的氬氣與氧氣的混合

2、壓強，也就意味著濺射室內(nèi)氬氣量的相對增加，氧氣量的相對減小。在濺射過程中，同樣由于氧氣量的不足，造成鎢原子與氧原子結(jié)合機會減小，沉積得到化學(xué)配比復(fù)雜的非晶態(tài)與晶態(tài)混合的氧化鎢薄膜，實驗發(fā)現(xiàn)在60W的濺射功率條件下，濺射室內(nèi)氧氣與氬氣的混合壓強維持在4Pa時，所沉積的氧化鎢薄膜中三氧化鎢的成份居多。本文在第二部分里研究了濺射沉積的氧化鎢薄膜的電致變色性能及由氧化薄膜所組成的智能窗在一定電壓下的著色性能。在第三部分中我們主要研究了60W濺射

3、功率和4Pa混合壓強下生成的氧化鎢薄膜在LB系列電解液中的循環(huán)伏安特性及由它們所組成的智能窗的光學(xué)特性。測試氧化鎢薄膜處于LB系列電解液中的伏安特性曲線時，發(fā)現(xiàn)它們與氧化鎢薄膜處在別的電解液中的伏安特性曲線存在較大的差別，這些伏安特性曲線均指示薄膜在充電時的鋰離子數(shù)與其放電時的鋰離子數(shù)完全相同，而氧化鎢薄膜在鋰離子完全退出后（并沒有施加反向電壓的情況下），仍然有變色現(xiàn)象存在，所以使用WO3薄膜變色的雙注入模型，及電荷轉(zhuǎn)移理論已經(jīng)不能很好

4、地解釋氧化鎢薄膜的變色現(xiàn)象。考慮到注入的鋰離子只是對薄膜的變色起到一個推動作用，在本文的第四部分中，在采用說明過渡金屬絡(luò)合物電子結(jié)構(gòu)及研究過渡金屬絡(luò)合物的物理和化學(xué)性能與配體場（配位原子所建立的靜電場）對中心離子的電子結(jié)構(gòu)（d軌道）影響的相互關(guān)系的配體場理論[43-45]的基礎(chǔ)上，我們認(rèn)為鋰離子的注入干擾了薄膜中位于注入層內(nèi)氧原子配體具有的對稱電場，使得由此而引起的鎢離子d軌道五重簡并分裂后的eg和t2g能級差縮小，在透過率曲線上表現(xiàn)為

5、氧化鎢薄膜在500nm左右的吸收谷，變色后向紅光和近紅外光區(qū)域移動，考慮鋰離子注入的隨機性，所以氧化鎢薄膜對紅外和近紅外光有一個強烈連續(xù)吸收。由于交流阻抗方法采用小振幅的正弦小擾動信號,保證了帶有氧化鎢薄膜的ITO電極體系在測量中不會發(fā)生大的改變，從而可以在很寬的頻率范圍對氧化鎢薄膜——ITO體系進行多次測量，因而可以在不同的頻率段分別得到氧化鎢薄膜的電容，電阻，擴散電阻，雙電層電容等與氧化鎢薄膜性能有關(guān)的信息。由于氧化鎢薄膜——ITO

6、在不同電解液中的機制是不相同的，因此使用交流阻抗譜方法研究氧化鎢薄膜時，需要建立相應(yīng)的模型來處理處于不同電解液中的氧化鎢薄膜——ITO體系。由此，本文第5部分研究帶有氧化鎢薄膜層的ITO平面電極處于LB系列電解液及1mol高氯酸鋰丙烯碳酸酯電解液中的交流阻抗譜。得到了帶氧化鎢薄膜的電極系統(tǒng)的等效電路,測算了氧化鎢薄膜的常相位角元件，薄膜電阻,由濃差擴散而引起的韋伯電阻以及與ITO電極有關(guān)的電雙層電容和電極反應(yīng)的電荷轉(zhuǎn)移電阻。在研究氧化鎢