ZAO/WO3/PAMPS/ZAO全固态电致变色薄膜器件的制备和性能研究

采用直流反应磁控溅射法制备ZAO薄膜和WO3薄膜,PAMPSS-Li 作为离子储存层和离子导电层,ZAO薄膜作为对电极,制备成ZAO/WO3/PAMPS/ZAO电致变色器件.运用XRD、SEM、可见分光光度计、伏安特征曲线分别对薄膜的晶体结构、成分、微观表面形貌、透射光谱特性及电致变色性能进行分析,探讨了WO3薄膜的电致变色性能和微观结构之间的关系.结果表明:PAMPS-Li 离子胶体是一种很好的离子储存层和离子导电层.实验中全固态电致变色薄膜器件在可见光范围内着色态和褪色态平均透光率差值高达50%以上.     

ITO／WO3／LiTaO3／NiOx／ITO全固态电致变色器件的制备及性能研究

利用磁控溅射法在不同流量的液氮低温冷却的条件下在ITO玻璃上制备WO3、LiTaO3、NiOx、ITO薄膜,5层薄膜组成ITO/WO3/LiTaO3/NiOx/ITO全固态电致变色器件.采用XRD、SEM、可见光分光光度计等测试手段进行对比分析.结果发现:低温制备的WO3薄膜为非晶态结构,在可见光范围内漂白态和着色态的平均透射率差△T可以达到70%以上.LiTaO3薄膜表面的颗粒度比较小,结构致密,其厚度对整个器件的光学性能有一定影响,在可见光范围内平均透射率达到95%.在低温条件下制备的NiOx薄膜比常温沉积的薄膜会提供更多的Ni2 离子参与变色反应.该器件显示出较好的电致变色特性.     

掺氮对WO_3薄膜电致变色调制性能的影响

采用反应磁控溅射法在ITO玻璃上制备氮掺杂氧化钨(WO3:N)薄膜。采用XRD、XPS、AFM对薄膜的结构、成分、结合键和表面形貌进行表征。将WO3:N薄膜封装制成电致变色器件,并采用直流稳压电源和分光光度计对其进行变色调制性能测试。结果表明:制备的WO3:N薄膜为纳米晶结构,其衍射峰位随着含N量的增加而右移;WO3:N薄膜中W、O分别以W6+和O2-存在,而N以中性价态、WO3中的O位替换以及表面吸附3种状态存在;随着WO3:N薄膜中含N量的升高,表面粗糙度逐渐增大,且有利于器件着色;当掺氮2.80%(摩尔分数)时,电致变色器件调制幅度最大为68.8%,比未掺氮器件的高出7.7%,适用于节能玻璃。     

直流反应溅射制备NiO_x薄膜及其电致变色机理研究

采用直流反应溅射在ITO导电玻璃上沉积了NiOx薄膜,研究了O2流量对其光学和电致变色性能的影响,利用XRD、SEM和XPS对薄膜的微结构和成分进行了表征.通过循环伏安特性曲线和可见光透射谱对样品的电化学和电致变色性能进行了研究,并且讨论了NiOx薄膜成分与电致变色性能之间的关系.研究发现反应溅射制备的NiOx薄膜是Ni2+和Ni3+混合价态,颜色为淡棕色,随着薄膜中Ni3+成分增加,薄膜颜色变深,调色范围有减小的趋势.NiOx薄膜表现出阳极电致变色特征,作者认为其电致变色的行为是由于Li+和OH-在薄膜中的注入和拉出引起的Ni2+和Ni3+发生转化所致.     

电致变色器件中WO3薄膜高温环境性能退化机理

目的研究ITO/WO_3/LiTaO_3/NiO_x/Al反射式无机全固态薄膜中WO_3薄膜在高温环境中的性能退化机理。方法采用直流反应磁控溅射法制备电致变色器件和WO_3单层薄膜,并进行高温加热试验。对电致变色整体器件进行反射率变化量的测试,对WO_3薄膜进行微观结构分析和电化学循环特性分析。结果电致变色器件经不同温度加热后,350℃以下,反射率变化量下降不明显,350℃以上反射率变化量明显降低,WO_3薄膜发生了非晶结构向晶体结构的转变。WO_3薄膜的电化学循环特性为:随着加热温度的升高,电致变色响应时间增大,350℃以上,响应时间急剧增大,电致变色性能降低明显,但电致变色循环稳定性更好。结论 WO_3薄膜疏松多孔的非晶结构能提供更多的离子(电子)注入和传输通道,电致变色性能更好,但疏松多孔结构循环稳定性较差。致密的晶体结构因通道闭合,离子(电子)不易注入和传输,电致变色性能较差,但致密结构循环稳定性较好。     

锶离子掺杂对NiO薄膜离子传输和电致变色性能的改善作用

电致变色材料在智能显示和军事伪装等领域具有非常重要的应用前景。为了改善NiO薄膜在碱性电解液中变色响应时间长,循环稳定性差的问题,本文采用水热法制备了锶离子掺杂纳米片状NiO电致变色薄膜,离子掺杂引起的晶格畸变与微纳结构的协同作用,使NiO薄膜展现出了优异的电致变色性能。锶离子掺杂一方面改善了NiO薄膜的电化学特性,从而缩短了电致变色响应时间(着色时间约为4.5 s,褪色时间约为2.7 s),提高了着色效率(CE, 85.2 cm₂^C_-1⁾。另一方面为NiO晶体结构提供了支撑,增强了电致变色过程中晶体结构的稳定性,从而显著提升了薄膜的循环稳定性(循环次数超过了10000次)。本文的研究结果对促进电致变色材料的工程化应用具有一定的借鉴和指导意义。     

柔性衬底WOx-Mo薄膜电致变色性能研究

采用射频磁控溅射工艺,在镀有ITO薄膜的柔性PET衬底上低温制备WOx-Mo薄膜,利用电化学工作站测试薄膜的循环伏安曲线和计时电流曲线来分析薄膜的电致变色性能.结果表明:随Mo掺杂量的增加,薄膜的氧化峰峰位往电压正方向移动,并且氧化峰电流峰值增加,薄膜着色响应时间缩短,退色时间延长.当Mo掺杂量为15.4%时,着色时间最短达到4.53 s,退色时间最长达到9.8 s.薄膜的可逆性与电荷在薄膜中的滞留量有关,在Mo掺杂量为7.6%时,薄膜可逆性最好,达到51.2%左右,电荷滞留量为2.4E-3C.     

金属氧化物基电致变色器件的光透特性及其变色机理

在ITO导电玻璃基底上沉积得到WO3薄膜和NiOx薄膜,采用PMMA-LiClO4-PC胶质电解质作为离子电导层,制备得到了三明治式的电致变色(EC)器件.在300～1 000 nm波段的辐照光驱分别测试了器件在互补着色和同时着色时的光透性能.通过分析器件在互补着色和同时着色时的电色反应,给出了不同阶段的电致变色过程的电化学反应机理.特别考虑了实际应用中由于潮解和极化等因素引起的不利化学反应对器件性能的影响,对电致变色器件的实用化具有一定的指导意义.     

溶胶-凝胶法制备NiO薄膜

采用溶胶-凝胶技术制备了NiO薄膜,并利用热重分析法、X射线光电子光谱法、X射线衍射法对其进行分析,同时用紫外线光谱法研究了电致变色特性.实验结果表明溶胶-凝胶法是1种制备NiO薄膜的有效方法,薄膜的成分很大程度上取决于热处理的温度,450℃时电致变色的效率为最佳.     

氧化钨/碳SPS原位合成WC硬质合金的XPS研究

以WO3＋14.5%C（质量分数,下同）的混合粉作为原始粉末,采用放电等离子烧结（SPS）在不同温度下烧结保温3 min,直接一步合成致密WC硬质合金.借助于X射线光电子能谱（XPS）分析了合成样品的元素价态变化,探讨了SPS原位合成的过程和机理.结果表明：随着烧结温度的升高,样品中的W元素的价态逐步由氧化态的W＋6,W^＋5,W^＋4过渡到单质W^0＋和碳化物态的W^＋2;而样品中的碳元素价态却逐步由单质碳转变为化合碳,氧化物态的晶格氧强度逐渐降低,以碳氧键存在吸附的氧强度逐渐增强.XPS分析结果表明,在SPS原位合成中,WO3首先被碳还原,并经历了一系列中间钨氧化物状态后得到金属钨,然后金属钨进一步发生碳化反应最终形成WC.