射頻磁控測(cè)射法制備Ag-WO3復(fù)合薄膜及電致變色性能的研究.pdf

1、WO3薄膜是發(fā)現(xiàn)最早，研究最為深入的無(wú)機(jī)電致變色(Electrochromism)材料，在智能窗、顯示器件、太陽(yáng)能電池等領(lǐng)域具有非常好的應(yīng)用前景。為了能夠應(yīng)用于實(shí)際，需要進(jìn)一步提高其電致變色性能。因此，提高WO3薄膜的調(diào)光性，延長(zhǎng)循環(huán)壽命，縮短響應(yīng)時(shí)間，制備電致變色性能優(yōu)異的WO3薄膜，已成為光化學(xué)、材料科學(xué)等領(lǐng)域的前沿研究課題。
　　 本論文采用射頻磁控共濺射法分別在Si片、ITO玻璃基底上制備一系列不同Ag組分含量(3.0～

2、12.0Vol.％)的Ag-WO3顆粒復(fù)合薄膜，同時(shí)沉積純WO3薄膜作為對(duì)比。利用X射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線光電子能譜儀(XPS)、紫外可見分光光度計(jì)(UV-Vis)、橢圓偏振光譜儀(SE)、電化學(xué)工作站等測(cè)試儀器分別對(duì)所制備薄膜的微結(jié)構(gòu)、表面形貌、組分、光學(xué)性能及電致變色等性能進(jìn)行表征，研究Ag組分含量與濺射時(shí)間對(duì)薄膜的微結(jié)構(gòu)、表面形貌、組分、光學(xué)性能與電致變色性能的影響。
　　 結(jié)果表明：室溫下

3、沉積的薄膜均無(wú)定形態(tài)，當(dāng)金屬Ag鑲嵌于WO3基中，結(jié)構(gòu)由四方相結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)閱涡毕啵⑶译S著Ag組分含量的增加，復(fù)合薄膜的生長(zhǎng)擇優(yōu)取向發(fā)生改變，薄膜中的Ag組分主要以Ag單質(zhì)的形式存在。隨著Ag含量的增加，薄膜變色所需的電壓下降，響應(yīng)時(shí)間減少，薄膜電極的反應(yīng)速度提高，該結(jié)果歸因于復(fù)合薄膜的載流子濃度隨Ag含量的增大而增多。然而，薄膜的循環(huán)性能隨著Ag含量的增加而下降，這主要是由于在氧化還原過程中復(fù)合薄膜中的Ag組分與注入薄膜中的Li﹢離子發(fā)

4、生相互作用，阻礙了Li﹢離子從著色后的薄膜中抽出，使得薄膜的褪色性能下降。
　　 為了提高Ag-WO3復(fù)合薄膜的循環(huán)性能，在不同的濺射時(shí)間下制備6.0Vol.％Ag-WO3薄膜，研究濺射時(shí)間對(duì)該復(fù)合薄膜電致變色性能的影響。分析結(jié)果表明，在不同的濺射時(shí)間下制備的復(fù)合薄膜均為單斜相結(jié)構(gòu)，并沿著晶面指數(shù)(110)方向擇優(yōu)生長(zhǎng)，在濺射時(shí)間為30min的條件下，復(fù)合薄膜的循環(huán)性能明顯提高，并且薄膜的調(diào)光度達(dá)到46.3％，響應(yīng)時(shí)間為3.5s

5、，這是由于該條件下制備的薄膜表面疏松多孔，有利于Li﹢離子的注入/抽出，從而實(shí)現(xiàn)良好的變色可逆性。
　　 本文的創(chuàng)新點(diǎn)：
　　 ①首次采用射頻磁控共濺射法將金屬Ag鑲嵌在WO3基中，研究Ag-WO3顆粒復(fù)合薄膜的電致變色性能。
　　 ②通過研究濺射時(shí)間對(duì)復(fù)合薄膜微結(jié)構(gòu)、表面形貌及電致變色性能的影響，獲得了最佳的濺射時(shí)間，提高了復(fù)合薄膜的循環(huán)性能。
　　 ③通過對(duì)純WO3薄膜與Ag-WO3復(fù)合薄膜的電致變色