製備工藝影響氧化鎢電致變色薄膜性能

在外加電場或電流作用下，呈現低光通過率的著色態與高光通過率的褪色態的可逆變化現象的材料稱為電致變色材料。變色材料在光資訊存儲、智慧窗、大面積電子公告牌、防眩反光鏡等領域，有著良好的應用前景。自1969年Deb發現WO3薄膜電致變色現象以來，人們對電致變色材料的研究不斷深入。製備方法及製備工藝對氧化鎢薄膜變色性能有較大影響，不同製備方法製備的薄膜在晶型、結構等方面有較大差異。

目前常用的方法有蒸發法、濺射法、溶膠凝膠法、脈衝鐳射沉積法和電沉積法等，其中濺射法因其具有性能穩定、均勻性好、工藝相對簡單、適合大面積生產等優勢，成為研究的熱點。目前對於濺射法製備WO3電致變色薄膜的研究集中於提高其著褪色回應速度、對可見光調製幅度及迴圈可逆性能等方面，而有關製備及熱處理工藝對薄膜變色存儲時間及其與其他性能之間的關聯性的報導相對較少。變色存儲時間是指薄膜著色後自然褪色至ΔT小於一定值(一般為20%)所需時間。對於將電致變色薄膜應用于智慧窗、電子公告牌等領域時，在薄膜有較高著色率的同時，延長變色存儲時間，加一次電壓著色後有更長的顯色時間，在節能環保方面有很大意義。採用熱蒸鍍法製備WO3薄膜，並對薄膜在大氣環境下做了從350℃至450℃區間不同溫度的熱處理，研究了不同熱處理溫度對WO3薄膜性能影響，結果表明，在大氣中熱處理時，薄膜在390℃開始結晶，直到450℃完成結晶;隨著退火溫度的增加，WO3薄膜變色能力增強，直到385℃時突然降低;其認為在大氣中熱處理時，隨熱處理溫度的提高，會使WO3中氧原子增多，從而使電致變色效率降低。用金屬鎢靶，採用中頻孿生反應磁控濺射製備WO3薄膜，分別於100℃、200℃、300℃、400℃、500℃退火1h，結果表明200℃退火1h後的薄膜，在可見光範圍內著褪色態透射率差值達到50%以上，表現出較好的電致變色性能。

採用WO3陶瓷靶，運用射頻反應磁控濺射工藝，通過正交試驗方法優化實驗參數，製備出性能優異的WO3電致變色薄膜，通過對薄膜進行真空熱處理，提高了薄膜變色存儲能力。結果表明，氧分量為60%、壓強為2．5Pa、功率為145W時製備的薄膜，對光調製幅度(ΔT)達89．3%。適度溫度真空熱處理可改善薄膜性能，著色率略有提高，變色存儲時間增加(達32h)，離子存儲能力增大(達3．96mC/cm2)，迴圈穩定性能良好，同時熱處理使薄膜晶化，密度增加，變色回應時間增加。

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