WO3薄膜退火温度与Li+致色性能关系的研究

2010-05-22 邓检 暨南大学物理学系

  采用反应磁控溅射方法在ITO 玻璃基片上制备WO3薄膜,并在不同温度下进行退火处理。用X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)、紫外- 可见光分光光度计、电化学测试系统分析薄膜的微观结构及其Li+ 致色性能。结果表明,室温条件下沉积的原始态薄膜,及退火温度200℃以下内的薄膜,基本保持着非晶结构,具有良好的Li+ 致色性能,薄膜的透光调控能力达到61.42%;随着退火温度的升高,薄膜开始晶化,Li+ 致色性能急剧下降。

  随着电致变色材料研究的不断深入,作为最具代表性的无机电致变色材料,WO3 越来越受到研究工作者的重视。电致变色材料因其具有良好的记忆功能、明显差异的两极状态、有效的光能控制、低能耗,在大屏幕显示、“智能窗”、平板显示器、汽车后视镜、挡风玻璃等方面有着非常广阔的应用前景。

  所谓电致变色[1],就是指在交替的高低电压或正负外电场的作用下材料发生光学性能的可逆变化,直观的表现为颜色和透明度的可逆变化。WO3 是一种典型的阴极电致变色材料,其Li+致色的电化学反应式为:

WO3(晶体)+xLi++xe-圳LixWO3 (深蓝色)   WO3 为无色半透图片半透图片的氧化态;LixWO3 为紫色的调色态。采用有效控制WO3 透气膜在几种睡眠状态彼此的转为,影响其外表颜色和半透图片度,完成体现、“机敏窗”等工作方面的应用领域。

  目前,WO3 薄膜的制备方法常见的有溶胶-凝胶法、蒸发法、溅射法、离子辅助沉积法等[2~5]。注意到,反应磁控溅射法具有基片温升低、沉积速率适中、膜层均匀性及附着力好、膜厚工艺参数易控制等优点。本课题组采取反应磁控溅射方法在ITO 玻璃上制备WO3 薄膜,并通过对薄膜的微观结构、透光率、循环伏安曲线的测试,分析退火处理对薄膜结构和性能的影响。

1、实验所 1.1、塑料膜的制得

  WO3 薄膜的制备采用反应磁控溅射方法,选取纯度99.95%的金属钨靶,靶径65 mm,溅射工作气体为氩气和氧气的混合气体,氧氩比1:1,工作气压1.0 Pa,溅射功率5 w/cm2,基片和钨靶的距离7cm,溅射时间60 min,膜厚约为300 nm。基片分为普通玻璃和沉积有方阻为15 Ω/□的ITO 薄膜的玻璃。用洗涤剂去油后,依次用去离子水、丙酮、无水乙醇进行超声清洗10 min,然后用干燥的氮气将基片表面吹干。室温条件下沉积的WO3 薄膜样品在大气氛围中进行不同温度的退火处理,升温速率为100℃/h,恒温处理时间为2 h,自然冷却。用普通玻璃为基片的薄膜时行X射线衍射和AFM 形貌检测,用ITO 玻璃为基片的薄膜进行紫外- 可见光透过率和循环伏安曲线检测。

1.2、安全性能测试工具英文与表现   利用日本的理学Riguku- D/max-γB 型自测透气膜的晶格结构设计;用Ambio(XP- 2)监测透气膜的规格;用Autoprobe CP Research型原子结构力高倍显微镜自测透气膜的外壁形貌;透气膜的Li+ 致色影响在制作两参比工业材料片电物理槽中采取,以镀有WO3 透气膜的ITO 夹层玻璃钢看做操作参比工业材料片,ITO 夹层玻璃钢看做对参比工业材料片,电解设备质为1 mol/L 的LiClO4/PC(丙烯碳酸酯)盐溶液,两参比工业材料片区间内加输出功率,借助变化输出功率正负有效控制透气膜调色和退色,用岛津光度2550UV紫外线- 所以光光度计自测透气膜的透光率;用重庆辰华的CHI660B 型电物理操作站自测透气膜的循环往复伏安身材曲线。 3、结语   利用反應磁控溅射做法,常温标准下提纯了非晶构成的WO3 复合膜,并在典雅周围环境下使用淬火除理。设计阐明,淬火高温在200℃下述,复合膜的构成受淬火高温作用面积不大,均始终保持非晶态,和能稍稍解决复合膜的Li+ 致色能力;300℃时,WO3复合膜慢慢心得,但是的WO3 复合膜出现非晶态和晶态的搅拌问题,Li+ 致色能力有一定的变低。随淬火高温的增大,复合膜完整晶化,Li+ 致色能力陡然变低。但是,不错人为,决定了复合膜的Li+ 致色能力的终极客观因素是复合膜的心得问题,非晶构成的WO3 复合膜,有利Li+ 的接入,为优异的Li+ 阴阳离子导体,Li+致色能力优异。 借鉴文献

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