钛掺杂氧化钨薄膜结构与电致变色性能研究

本文采用直流反应磁控溅射法,在不同氧气分压条件下制备了钛掺杂氧化钨薄膜,结合X射线衍射分析(XRD)、拉曼光谱(Raman)分析、扫描电子显微镜(SEM)表面形貌分析、电化学测试和太阳光波段光谱测试等表征与分析方法,研究了溅射过程中氧气分压变化对薄膜晶体结构、表面形貌、光学性能和电致变色及循环稳定性的影响。结果表明:所制备的薄膜具有单斜晶系欠氧氧化钨,随着氧气分压增大,薄膜结晶程度逐渐增加,氧空位减少,欠氧程度降低;薄膜表面颗粒由片状逐渐凸起,颗粒变小,薄膜致密性增加。随氧气分压增大薄膜,光学透过率增加,光学带隙逐渐减小。薄膜经过200次循环后在可见光550nm波长处的光学调制幅度先增加后减小,在氧气流量为13sccm时达到最大调制幅度61.7%,与循环前(62.0%)相比几乎没有衰减,表现了良好的循环稳定性。薄膜结晶度增强使得结构更加稳定,有利于循环稳定性,但是继续增加氧气分压使结晶度过大后,薄膜过于致密,导致锂离子残留薄膜中难以抽出,不能完全褪色。同时,增大氧气分压使薄膜有更快的着色、褪色响应时间。