氧化钨薄膜光致变色性能

光致变色现象(photochromism)是指一种化合物A在受到一定波长的光照射时,可进行特定的化学反应,获得另一种产物B,由于结构的改变导致其吸收光谱发生明显的变化(发生颜色变化)。而在另一波长的光照射下或热的作用下,又能恢复到原来的形式。在光的作用下能发生可逆颜色变化的化合物,称为光致变色化合物或光致变色体。光致变色是一种可逆的化学变化,这是一个重要的判断标准。如果A状态是有色的,光照后变为无色的B状态,B通过光化学或热化学的途径又回到有色状态A,则该体系称为逆光致变色现象。

三氧化钨薄膜可以通过适当能量的光辐照而呈现颜色,WO3薄膜的光致变色反应机理可用以下方程表示:
WO3+hv→WO3*+e-+h+
h++1/2H2O→H++1/4O2
WO3+xe-+xH+→HxWO3

当WO3薄膜被光辐射时,将产生电子e-和空穴h+,光生电子进入WO3的导带,光生空穴与薄膜表面的吸附水反应,生成H+,然后扩散到WO3内部,导致颜色发生变化。纯粹的WO3薄膜只感应紫外光,因此,对于未经过预处理的WO3初始膜,电子和空穴只能通过紫外光激发产生,当经过阴极极化后,晶格中产生陷阱能级,这些能级处在禁带区域内,能被可见光激发,导致可见光变色。


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