钨氧化物（WOx）薄膜电致变色性能的研究

摘要

本论文选用柔性聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)为衬底材料,利用射频(RF)磁控溅射技术,低温制备了WOx电致变色薄膜。系统研究了工艺参数(包括膜厚、溅射气压、功率和氧分量)对WOx薄膜电致变色性能的影响。 利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外分光光度计、电化学系统等测试手段,分析了溅射所得薄膜的微观结构、表面形貌、成分、透射光谱以及薄膜变色响应时间等。通过对各种工艺参数条件下制备的各系列薄膜样品着色/退色态可见光范围内透射光谱以及薄膜着色/退色响应时间快慢的比较,寻求到薄膜呈现最佳电致变色性能时所对应的制备参数：WOx/ITO/PET 薄膜在氧分量、溅射气压、功率、膜厚分别为0％/0.9Pa/60W/300nm条件下有较好的电致变色性能,薄膜着色/退色态的透射率差值为26％左右,在±1.2V的变色电压下响应速率较快,薄膜着/退色可在9～10s内完成。 在实验基础上探讨了WOx/ITO/PET薄膜的电致变色机理,XPS分析表明薄膜中钨离子的价态及氧离子的化合环境及含量与电致变色机理密切相关。 利用最佳电致变色性能的薄膜封装出柔性衬底准固态电致变色器件,对PET/ITO/WOx/LiClO4/ITO/PET准固态器件的电致变色性能做了初步研究,在750nm波长,器件着色态与退色态透射率差值近22％,表明该器件有良好的电致变色性能。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1 绪言

1.2 电致变色材料及WOx电致变色薄膜简介

1.2.1.电致变色材料

1.2.2 WOx电致变色薄膜

1.2.3 WOx电致变色薄膜的应用

1.2.4 WOx电致变色薄膜的制备方法

1.3WOx电致变色薄膜的国内外研究现状

1.3.1ITO/glass衬底WOx薄膜

1.3.2ITO/PET衬底WOx薄膜

1.4 WOx电致变色薄膜性能研究课题的提出

1.4.1本课题的研究意义

1.4.2本课题的研究内容

第二章WOx薄膜的制备及性能测试

2.1射频溅射原理

2.2 WOx电致变色薄膜的制备

2.2.1溅射镀膜装置

2.2.2实验材料

2.2.3实验过程

2.3 WOx薄膜的电致变色反应实验

2.4 WOx电致变色薄膜的表征测试方法

2.4.1薄膜X射线衍射(XRD)分析

2.4.2薄膜表面微观形貌分析

2.4.3薄膜厚度测试

2.4.4薄膜电学性能测试

2.4.5薄膜能谱分析(XPS)

2.4.6薄膜透光率测试

第三章工艺参数对WOx薄膜变色性能的影响

3.1氧分量对WOx薄膜变色性能影响的研究

3.1.1实验试样制备

3.1.2氧分量对WOx原始态薄膜性能的影响

3.1.3氧分量对WOx着、退色态薄膜性能的影响

3.2膜厚对WOx薄膜电致变色性能影响的研究

3.2.1实验试样制备

3.2.2膜厚对WOx着、退色态薄膜电致变色性能的影响

3.3溅射功率对WOx电致变色薄膜变色性能影响的研究

3.3.1实验试样制备

3.3.2溅射功率对WOx着、退色态薄膜变色性能的影响

3.3.3溅射功率对WOx原始态薄膜电性能的影响

3.4溅射气压对WOx电致变色薄膜变色性能影响的研究

3.4.1 实验试样制备

3.4.2.溅射气压对WOx着、退色态薄膜变色性能的影响

3.4.3溅射气压对WOx原始态薄膜电学性能的影响

3.5本章小结

第四章WOx薄膜的电致变色机理探讨

4.1机理模型简介

4.2薄膜变色机理探讨

4.3本章小结

第五章最佳工艺条件WOx薄膜的制备及变色器件的初步研究

5.1 最佳工艺条件下WOx薄膜的制备及性能测试

5.1.1工艺条件的选取及薄膜的制备

5.1.2 WOx电致变色薄膜的性能测试

5.2 电致变色器件的制备及测试

5.2.1 电致变色器件的基本结构

5.2.2电致变色器件各膜层的选取及厚度的确定

5.2.3 电致变色器件的工作原理

5.2.4 电致变色器件的光学性能

5.3本章小结

第六章结论

致 谢

参考文献

攻读硕士学位期间的研究成果