反应磁控溅射氧化钨电致变色薄膜结构与性能

采用脉冲直流反应磁控溅射镀膜方法在透明导电玻璃FTO(SnO_2:F)上制备厚度分别为50、100、150、200、250和300 nm的WO_3薄膜。分析了薄膜着色前后晶体结构和表面形貌的变化,对薄膜的循环伏安特性和光学性能进行测试。结果表明:不同厚度氧化钨薄膜均为结晶态,具有单斜晶系结构;随着薄膜厚度增加,薄膜结晶程度逐渐增加;薄膜着色/褪色循环中,不同厚度的WO_3薄膜均发生单斜晶系WO_(2.92)与立方晶系WO_3的可逆转变,产生晶格应变,并且随厚度增加,薄膜晶格应变先减小后增大,薄膜厚度为250 nm时,变色前后晶格应变最小,厚度增加至300 nm薄膜时,着色产生应变明显增大。在相同驱动电压下,随薄膜厚度增加,光学调制幅度(550 nm)、着色效率先增大后减小,厚度为250 nm时获得最大调制幅度76.01%和着色效率21.04 cm~2/C;当厚度进一步增加至300 nm时,薄膜褪色态透过率降低到49.30%后无法继续褪色,着色效率也开始下降。使用XPS分析了薄膜着、褪色状态下W元素的化学态,发现300 nm薄膜褪色后一部分W~(5+)无法转变成W~(6+),导致薄膜仍为蓝色。