射頻磁控測射法制備Ag-WO3復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，研究最為深入的無機電致變色(Electrochromism)材料，在智能窗、顯示器件、太陽能電池等領域具有非常好的應用前景。為了能夠應用于實際，需要進一步提高其電致變色性能。因此，提高WO3薄膜的調(diào)光性，延長循環(huán)壽命，縮短響應時間，制備電致變色性能優(yōu)異的WO3薄膜，已成為光化學、材料科學等領域的前沿研究課題。
　　 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顆粒復合薄膜，同時沉積純WO3薄膜作為對比。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(UV-Vis)、橢圓偏振光譜儀(SE)、電化學工作站等測試儀器分別對所制備薄膜的微結(jié)構(gòu)、表面形貌、組分、光學性能及電致變色等性能進行表征，研究Ag組分含量與濺射時間對薄膜的微結(jié)構(gòu)、表面形貌、組分、光學性能與電致變色性能的影響。
　　 結(jié)果表明：室溫下

3、沉積的薄膜均無定形態(tài)，當金屬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?，并且隨著Ag組分含量的增加，復合薄膜的生長擇優(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，響應時間減少，薄膜電極的反應速度提高，該結(jié)果歸因于復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復合薄膜的循環(huán)性能，在不同的濺射時間下制備6.0Vol.％Ag-WO3薄膜，研究濺射時間對該復合薄膜電致變色性能的影響。分析結(jié)果表明，在不同的濺射時間下制備的復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，在濺射時間為30min的條件下，復合薄膜的循環(huán)性能明顯提高，并且薄膜的調(diào)光度達到46.3％，響應時間為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，從而實現(xiàn)良好的變色可逆性。
　　 本文的創(chuàng)新點：
　　 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顆粒復合薄膜的電致變色性能。
　　 ②通過研究濺射時間對復合薄膜微結(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間，提高了復合薄膜的循環(huán)性能。
　　 ③通過對純WO3薄膜與Ag-WO3復合薄膜的電致變色