鉭摻雜氧化鎢薄膜電致變色性能

三氧化鎢既是一種 n 型半導體材料，是被研究最多的光致變材料，WO₃具有優異的電致變色 性能，如著色效率高、可逆性好、記憶時間長等，在電致變色材料及器件的研究中佔有重要的地位。然而，WO_X在質子型電解質中會發生溶解，從而限制了其在以質子型電解質為傳導層的電致變色器件中的應用。

研究表明，納米複合氧化物電致變色材料可以提高器件的穩定性，縮短回應時間，延長器件壽命，Ta₂O₅具有優異的離子和質子導電特性，而且在很寬的波長範圍具有極好的透明性， 並具有良好的熱穩定性、機械穩定性和化學穩定性，常用于全固態電致變色器件中的電解質層或保護層材。因此， 將Ta₂O₅與WO₃相複合，可以結合兩種材料的優勢，實現更高的機械和化學相容性， 從而提高器件的穩定性和壽命。

採用金屬鎢靶和陶瓷Ta₂O₅作為靶材，通過雙靶共濺射的方式製備Ta摻雜的氧化鎢薄膜。製備過程中用直流電源濺射金屬鎢靶，用射頻電源濺射五氧化二鉭靶。襯底為氧化銦錫（ITO） 導電玻璃和矽片, 通入氣體前，將沉積室預抽真空至3×10^-4Pa以下， 然後以高純氬氣（Ar） 作為工作氣體，高純氧氣（O２）作為反應氣體，在室溫下預濺射20min， 待實驗參數基本穩定後打開擋板進行濺射鍍膜。濺射時通過調節氣體流量、濺射功率和濺射時間等沉積參數來製備5%、10%、15%、25%和35%含量的Ta摻雜的氧化鎢薄膜，並確保薄膜厚度的一致。

由XRD和SEM的分析結果可知，室溫下沉積獲得的純氧化鎢薄膜為非晶態薄膜， 薄膜表面光滑，質地均勻且多孔。Ta摻雜的氧化鎢薄膜也均為非晶結構。當鉭摻雜量在一定範圍內時， 薄膜表面光滑均勻。隨著摻雜量的增加， 開始有較大的顆粒鑲嵌在薄膜內部， 這些顆粒較為緻密， 破壞了薄膜的多孔性和均勻性。當摻雜量達到３５％時，在薄膜表面甚至出現了微米級別的顆粒。

研究表明，Ta摻雜對提高氧化鎢薄膜的電致變色性能、迴圈穩定性能和抗酸腐蝕性能方面有明顯作用，但是摻雜量必須控制在一定範圍內,最佳範圍在15%以下，超過則是過量摻雜，薄膜將產生裂紋。

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