【摘 要】
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电致变色是指材料在外加电场的作用下通过得失电子发生氧化还原反应而引起透过率或反射率自主发生稳定、可逆变化的现象,变色原理目前比较认同由于阳离子和电子的双注入和抽出而引起氧化还原的可逆反应这种说法,在信息显示、智能玻璃、防眩光后视镜、军事伪装等领域被广泛应用。本文通过制备WO3、Ni Ox及V:Ni Ox三种薄膜,研究其不同制备工艺参数对薄膜表面形貌、微观结构和电致变色性能的影响,同时将掺杂适量元素
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电致变色是指材料在外加电场的作用下通过得失电子发生氧化还原反应而引起透过率或反射率自主发生稳定、可逆变化的现象,变色原理目前比较认同由于阳离子和电子的双注入和抽出而引起氧化还原的可逆反应这种说法,在信息显示、智能玻璃、防眩光后视镜、军事伪装等领域被广泛应用。本文通过制备WO3、Ni Ox及V:Ni Ox三种薄膜,研究其不同制备工艺参数对薄膜表面形貌、微观结构和电致变色性能的影响,同时将掺杂适量元素的V:Ni Ox薄膜与Ni Ox薄膜做对比研究;以Ni Ox和V:Ni Ox薄膜分别与WO3薄膜组成两种结构的器件,研究两种器件的电化学性能、响应时间、循环稳定性等电致变色性能,通过对比讨论掺杂V元素后对器件性能的影响。首先在不同工艺参数下分别制备性能最优的WO3和Ni Ox薄膜。在溅射气压为3.5Pa、氩氧比为80:30、功率为105W、时间为40min时制备的WO3薄膜厚度约413nm,在550nm处的可见光调制幅度可达84%以上,计算着色时间为15s,褪色时间为17s,相应的着色效率为66.4cm~2/C,褪色效率为69.9cm~2/C;在溅射气压为5.0Pa、氩氧比为113:7、功率为215W、时间为45min时制备的Ni Ox薄膜厚度约568nm,550nm处调制幅度最高可达58%以上,着色时间为9s,褪色时间为19s,对应的着色效率为77.56cm~2/C,褪色效率为40.39cm~2/C。其次在不同工艺参数下制备V:Ni Ox薄膜,在溅射气压为1.0Pa、氩氧比为97:6、功率为195W、时间为35min的最优工艺参数时薄膜厚度约833nm,550nm处调制幅度最高可达61%以上,着色时间为21s,褪色时间为28s,对应的着色效率为50.2cm~2/C,褪色效率为49.6cm~2/C。对比发现掺杂V元素后薄膜在550nm处的调制幅度由58%增大到61%,着色时间由9s增加到21s,褪色时间由19s增加到28s,着色效率由77.56cm~2/C减小至50.2cm~2/C,褪色效率由40.39cm~2/C增大到49.6cm~2/C。最后分别以Ni Ox和V:Ni Ox薄膜做WO3薄膜的对电极,制备两种结构的电致变色器件:Glass/ITO/Ni Ox/Li-electrolyte/WO3/ITO/Glass和Glass/ITO/V:Ni Ox/Li-electrolyte/WO3/ITO/Glass,前者在550nm处可见光调制幅度约为46.5%,循环500次后调制幅度保持约40%以上,着色时间为27s,褪色时间为45s,而后者在550nm处光调制幅度为57.3%,循环500次后可见光调制幅度保持在48%以上,着色时间为13s,褪色时间为8s,对比发现掺杂V元素后器件的光调制幅度可提高约11%以上,着色时间由27s减小到13s,褪色时间由45s减小到8s,同时电化学性能和循环稳定性有明显的提高。
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