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氧化钨是一种过渡金属氧化物,在气体传感器、光触媒、电致变色器件等领域具有广阔的应用前景。由于WO3薄膜具有较高的透射率变化、可逆性好、相对价格低、寿命长和无毒等优点,它是最早被采用的电致变色材料,同时也是应用最广的电致变色材料,可以应用于建筑物和汽车的玻璃上,制造节约能源、调节光线和控制热负荷的智能窗。本研究选择WO3作为研究对象,采用直流反应磁控溅射法制备氧化钨电致变色薄膜,探讨各种工艺参数对薄膜成分、微观结构、电致变色性能的影响。本文取得的成果和创新点有以下几点:(1)采用直流反应磁控溅射法在不同工艺参数条件下成功制备了氧化钨电致变色薄膜,通过XRD,SEM等分析手段研究了不同参数对氧化钨薄膜成膜特性与薄膜性能的影响。制备所得的氧化钨薄膜,在未着色时具有较高的透射率,最高可以达到95%左右,着色后,在550nm处可见光透射率变化可以达到64.5%,达到国内同类研究的先进水平。经过反复实验,综合考虑薄膜性能和成膜速率,我们认为在靶基距为13cm,氩氧比为1:1(氩气为0.4Pa,氧气为0.4Pa)时制备氧化钨薄膜比较合适。(2)研究了后续退火工艺对薄膜性能的影响。热处理可以促使非晶体向晶体转化。XRD测试表明:用直流反应磁控溅射法制备的WOx薄膜都是非晶体薄膜。经过退火处理后薄膜呈现晶体化特征。由于氧化钨薄膜以非晶体结构电致变色性能最佳,所以退火处理无益于氧化钨薄膜电致变色性能的提高。(3)研究了不同的电压大小对氧化钨薄膜电致变色的影响,发现所加电压必须达到一定值,WO3薄膜才会发生着色现象。当所加电压过大时,氧化钨电致变色薄膜着色后存在自然褪色不彻底的现象,我们认为这是由于离子注入WO3薄膜内导致晶体结构畸变过度无法恢复造成的。(4)改变靶基距离对于三氧化钨薄膜表面结构及电致变色性能的影响,是十分显著的。a—WO3(amouphous WO3)薄膜随着靶基距离的减少,其光透射率变化有下降的趋势,电致变色性能下降。制备所得的氧化钨薄膜,在未着色时具有较高的透射率,最高可以达到95%左右,着色后,在550nm处可见光透射率变化可达到64.5%,利用Beer—Lambert law计算出光学密度达到0.54。在800nm处,光透过率变化更是达到85%左右,光学密度达到1.02,变色性能较好。