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.     

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.     

氧化钨电致变色薄膜的XPS分析

采用射频磁控溅射工艺,在柔性PET衬底上低温制备电致变色WOx/ITO/PET多层薄膜;利用X射线光电子能谱(XPS)分析所制备薄膜的着、退色态中W元素的价态以及O元素的化合环境.结果表明:WOx薄膜着色态中存在W6 和W5 的混合价态,而在退色态中W元素的化合价仅为W6 ;钨离子的不同价态和氧离子的不同化合环境的变化与WOx薄膜的电致变色机制密切相关.     

磁控溅射WO3薄膜的电致变色机理研究

在不同氧分压条件下对WO3粉末靶进行磁控溅射,在ITO导电玻璃基底上沉积得到WO3薄膜.分析发现,当氧分压O2:Ar为1:10的时,WO3薄膜的显微组织均匀细密,薄膜原态的透光率可达88%.将WO3薄膜作为不同电极在LiClO4溶液中进行电色反应,发现着色态透光率在紫光区可达41%,在整个红外区透光率最高不过25%;而漂白态在紫光区可达85%,在整个红外区透光率在82%左右.采用XPS光电子能谱研究了WO3薄膜的电致变色机理,发现遵循典型的双离子注入模型.     

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。     

ITO/PET衬底上掠射角溅射沉积WO3薄膜及其电致变色性能

采用直流磁控反应溅射法,以不同掠射角度在ITO/PET衬底上沉积WO3薄膜。利用场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）和能谱仪（EDS）对WO3薄膜表面和断面的形貌及化学组成进行表征;利用电化学工作站和紫外分光光度计对WO3薄膜的电化学性能和光学性能进行分析。结果表明,当掠射角60时,薄膜表面形成类似于山峰状形貌,断面为纳米斜柱状结构,该结构有利于离子和电子的迁移。当掠射角=80时,沉积的WO3薄膜具有最快离子扩散速率和最大光调制幅度,着色效率达到27.05cm2/C。同时,薄膜还表现出快速响应和良好循环稳定性。     

不同溶胶-凝胶镀膜技术制备的电致变色WO3薄膜的影响

研究了不同溶胶-凝胶镀膜技术对电致变色WO3薄膜的影响.采用过氧化聚钨酸法配制溶胶,然后通过脉冲电泳沉积和浸渍提拉两种镀膜技术在ITO导电玻璃基底上分别制备WO3薄膜,对比研究了薄膜的微观形貌、结构、光学和电化学性能.结果表明,两种镀膜技术制备的薄膜均为非晶态且厚度相近,约为252 nm;在可见光范围内,脉冲电泳沉积制备的薄膜的光学调制幅度可达80％,比浸渍提拉制备的薄膜高25％;与浸渍提拉法相比,脉冲电泳沉积制备的薄膜具有更高的电化学活性、更快的响应时间和相对低的循环可逆性.     

无机复合纳米材料电致变色薄膜研究进展

开发循环稳定性好,着/褪色响应快,变色效率高的薄膜是电致变色材料的研究重点.与有机材料相比,无机材料的稳定性更强,实用性更好.通过构筑高孔隙率、低电阻率、大比表面积和多活性位点的微纳结构活性薄膜,能有效提高电致变色性能.本文阐述了电致变色器件的变色原理,详细介绍了介孔结构、纳米阵列结构及核壳结构等特殊微纳结构无机电致变...     

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。     

钨钒共溅热致变色薄膜的制备及其红外光学性能

为解决VO2薄膜相变温度过高,热滞回线温宽过大以及掺杂后红外透过率变低等问题,开展了低成本钨钒共溅热致变色薄膜制备工艺的探索。先在室温条件下采用磁控共溅射的方法于玻璃基片上制备得到含钨量为1.4%的金属薄膜,再在空气中采用后退火工艺使金属薄膜充分氧化为热致变色薄膜。对薄膜样品的物理结构和光学性能进行了分析,发现钨钒共溅没有改变VO2薄膜在玻璃表面择优取向生长,但显著改变了VO2薄膜的表面形貌特征。观察到钨钒共溅热致变色薄膜的相变温度较普通VO2薄膜从68℃降低至40℃,热滞回线温宽由6℃缩小为3℃,低温半导体相的红外透过率分别为62%和57%。结果表明,钨钒共溅可达到相变温度降低,热滞回线温宽变窄,掺杂前后红外透过率变化不大之目的。     

能量过滤磁控溅射低温沉积ITO 膜及其光电性能研究

利用能量过滤磁控溅射技术,于低温条件下,在玻璃衬底上制备ITO薄膜,研究了过滤电极金属网栅目数、溅射功率、衬底温度对ITO薄膜光电性能的影响。结果表明:在网栅目数为60目、衬底温度为81℃、溅射功率为165W的条件下,所得ITO薄膜的电阻率为4.9×10-4Ω.cm,可见光区平均透过率达到87%。     

磁控溅射NiCrAlY/MoS2复合薄膜结构与性能研究

目的 通过离子源复合磁控溅射技术,制备宽温域耐磨减摩性能良好的NiCrAlY/MoS2复合薄膜.方法 采用离子源复合磁控溅射技术制备了NiCrAlY/MoS2复合薄膜,研究不同MoS2掺杂量对薄膜结构、力学性能和不同温度氧化热处理后摩擦学性能的影响.采用能谱仪(EDS)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)...     

直流磁控溅射制备二氧化硅薄膜及其性能

采用直流反应磁控溅射法在单晶硅上制备二氧化硅薄膜.利用X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)以及傅里叶交换红外光谱仪(FTIR)等研究制备过程中氧含量和溅射功率对薄膜的微结构、表面形貌以及红外吸收等性能的影响.结果表明,室温下溅射出的SiO2薄膜是非晶结构的;随着氧含量的增加,折射率、沉积速率、粗糙度都逐渐减小;沉积速率和粗糙度随着溅射功率的增加而增加;当氧气含量为40％时,薄膜的折射率接近二氧化硅的折射率(1.46).退火后薄膜的压电常数随氧含量的增加先增大再减小,介电常数随着频率的增大而减小.     

直流反应磁控溅射制备 a-C:H 薄膜及其表面粗糙度研究

为研究含氢类金刚石(a-C:H)薄膜的制备及性能,充入含—CH3原子团的CH4气体,在不同CH4/Ar流量比条件下于N型硅基底上沉积a-C:H薄膜,并借助椭偏仪、非接触式白光干涉仪及激光波面干涉仪对薄膜的沉积速率及表面粗糙度进行测定。结果表明,含氢碳源气体的加入提高了类金刚石薄膜的沉积速率,改善了表面平整度。     

直流偏压对铝合金表面高功率脉冲磁控溅射沉积钒薄膜耐蚀性的影响

采用高功率脉冲磁控溅射(HPPMS)法,在工业纯铝基体上生长得到V薄膜,研究不同直流偏压对薄膜相结构、形貌及不同温度处理对耐蚀性的影响。结果表明,薄膜相结构为单一的V(111)相。薄膜表面光滑、平整,且随偏压的增大,薄膜表面粗糙度先减小后增大,最小仅为0.488nm。薄膜沉积过程中离子吸引效应和溅射效应的竞争导致薄膜沉积速率随着偏压的增大先减小后增大。20℃时镀V薄膜样品在偏压为-100V时耐蚀性最佳,其腐蚀电位比基体提高了0.425V,腐蚀电流下降了2个数量级以上。镀V薄膜样品经过200和300℃加热处理后,其耐蚀性提高,但是与基体相比,经200℃处理后的镀V薄膜样品腐蚀电流最大降低了1个数量级,而经300℃处理后的镀V薄膜样品耐蚀性与基体相比提高并不明显。     

含氧气氛直流磁控溅射薄膜铂电阻制备及性能研究

本文采用直流磁控溅射方法,在特殊的含氧气氛条件下,用高纯铂靶在氧化铝陶瓷基板上制备出高性能铂薄膜热敏电阻.利用扫描电子显微镜对铂电阻薄膜微观组织进行分析,利用X射线衍射分析仪对薄膜的物相及晶粒尺寸进行标定.测定薄膜铂电阻的阻温特性曲线,计算电阻温度系数（TCR）值.结果表明：含氧气氛下直流磁控溅射制备的薄膜铂电阻经过高温处理后完全脱氧,得到纯度高、结构致密均匀、附着强度高、热敏电阻性能优异的高性能铂薄膜电阻.     

室温下反应磁控溅射沉积氧化钛薄膜光学性能和力学性能研究

目的通过对比不同溅射功率和氧气分压下氧化钛薄膜性能的变化规律,分析其力学性能和光学性能的关系。方法在室温条件下,采用直流反应磁控溅射技术在K9玻璃基底上沉积TiO_2薄膜,通过紫外可见红外分光光度计和椭偏仪对薄膜的光学特性进行分析,通过微纳米压痕技术对薄膜的力学性能进行表征。结果在给定工艺参数范围内,薄膜的光学折射率与纳米硬度和弹性模量正相关,随着溅射靶功率的增大,所制备薄膜的折射率、纳米硬度和弹性模量随之增大,而薄膜的光学带隙则随着溅射功率的增大而下降。同时,O_2流量对薄膜的光学性能和力学性能的影响更明显,在较低O_2流量条件下(Q(Ar)/Q(O_2)=10/1),所制备薄膜的折射率减小而光学带隙变大,随着O_2流量进一步减少(Q(Ar)/Q(O2)=20/1),薄膜的折射率增大而光学带隙减小,但薄膜的纳米硬度和弹性模量随O_2流量的减少而下降。结论磁控溅射沉积TiO_2薄膜的折射率与其光学带隙反向相关,而仅在适量氧气条件下所制备的薄膜的力学性能与光学特性有相关性。     

工作气压对磁控溅射Mo膜的影响

采用直流磁控溅射沉积技术在不同工作气压下制备Mo膜,研究了工作气压对Mo膜的沉积速率、表面形貌及晶型结构的影响规律,研究表明:工作气压在0.1～0.5 Pa范围内,沉积速率基本保持不变,在0.5～1.5 Pa范围内沉积速率随工作气压的升高而增大;Mo膜的表面粗糙度随工作气压的升高而增加;不同工作气压下制备的Mo膜为立方...     

磁控溅射沉积BC_x薄膜的摩擦学性能

探索具有优良摩擦学性能的BCx薄膜的制备方法具有重要意义,文中采用闭合场非平衡磁控溅射碳化硼靶和石墨靶(纯度均为99.9%)的方法,在38CrMoAl齿轮钢和Si(100)表面沉积BCx薄膜,利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、原子力显微镜(AFM)、拉曼光谱、纳米压入仪、CSM摩擦磨损试验机和X射线光电子能谱仪(XPS)分别分析了BCx薄膜的结构特征、力学性能和摩擦磨损性能,得到了石墨靶电流对碳化硼薄膜结构和性能的影响规律。结果表明:相同的沉积时间内,BCx薄膜的厚度随石墨靶电流的增加逐渐增大,硬度、弹性模量逐渐降低,微观形貌的柱状结构特征越来越明显;增加石墨靶电流可以提高BCx薄膜的摩擦学性能,当石墨靶电流为2.4A时,BCx薄膜的摩擦因数稳定在0.2左右,且具有最佳的耐磨性能。     

磁控溅射MoS2-Ni复合膜的结构与性能研究

目的提高MoS_2薄膜在大气环境下的摩擦学性能。方法采用离子源复合磁控溅射技术制备了Mo S2-Ni复合膜,通过改变Ni靶功率获得不同Ni掺杂量的复合膜,研究不同Ni掺杂量对复合膜结构及摩擦学性能的影响。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计、洛氏硬度计、球-盘式摩擦磨损试验机以及3D轮廓仪,对复合膜显微结构和性能进行研究。结果复合膜以柱状晶结构生长,增加Ni含量可以细化晶粒,使复合膜的结构更加致密。复合膜硬度在250~446HV之间,且随Ni含量的增加,复合膜的硬度提高。复合膜具有良好的膜/基结合力,结合力达到HF1级。MoS_2-Ni复合膜的摩擦系数在0.10~0.23之间,随Ni含量的增加,虽然复合膜的摩擦系数增加,但由于磨损过程形成稳定的转移膜粘着在对磨球表面,因而使得磨损率降低,耐磨寿命提高。结论 Ni掺杂可以提高复合膜的致密度、硬度以及结合力,增强复合膜的耐磨性能。